El acelerador de partículas heredero del LHC podría ser un túnel de 44 km y ser lineal

La conferencia, titulada ‘El Colisionador Lineal Compacto (CLIC): desafíos técnicos y detectores’, será presentada por Juan Fuster, del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), copresidente del Estudio Mundial sobre Colisionadores Lineales y contacto regional para Europa en materia de detectores.

“CLIC es una colaboración mundial en fase de estudio liderada desde el CERN”, explican los conferenciantes.“Este colisionador lineal electrón-positrón complementaría y ampliaría los resultados en física del LHC, por lo que podría ser considerado el próximo gran proyecto en física de partículas”.

“Este colisionador lineal electrón-positrón complementaría y ampliaría los resultados en física del LHC, por lo que podría ser considerado el próximo gran proyecto en física de partículas”.

En los aceleradores de partículas, partículas subatómicas son aceleradas hasta casi la velocidad de la luz; cuando chocan entre sí, la gran energía que llevan se convierte en nuevas partículas con más masa. Estudiar estas nuevas partículas es el objetivo de los físicos, que para ello cuentan con grandes detectores que recogen y procesan la enorme cantidad de datos generados en las colisiones. El LHC es el mayor acelerador en marcha actualmente y consiste en un anillo subterráneo de 27 kilómetros de largo. Se espera que opere hasta 2035.

CLIC medirá 44 kilómetros y será una línea recta. La decisión de si construirlo o no se tomará hacia 2020. Hasta 2025 el CERN estará ocupado con el proyecto de mejora del LHC, así que el esfuerzo para desarrollar CLIC -de ser aprobado el proyecto- no empezaría hasta después de 2025. CLIC podría estar situado cerca del CERN, aunque tampoco eso es seguro. En cuanto a los costes, el CERN informa de que construir solo la primera etapa de este acelerador lineal -habría tres- costaría un 50% más, aproximadamente, que el LHC.

¿Por qué es necesario CLIC? “Las partículas pierden energía recorriendo las curvas en los aceleradores circulares”, explican Stapnes y Linssen; por eso cuando se trata de alcanzar energías muy altas, los aceleradores circulares solo pueden compensar la energía que se pierde en las curvas con un tamaño enorme, no asumible. Este problema no existe en los aceleradores lineales: “Las energías de colisión muy altas en pares electrón-positrón solo pueden alcanzarse con aceleradores lineales”, dicen los conferenciantes.

Para profundizar más

Respecto a qué ciencia hará CLIC, los físicos insisten en un argumento habitual: lo más interesante es lo que no podemos prever. “El LHC esperamos que responda, o dé pistas, a preguntas como cuál es la naturaleza de la materia oscura o por qué el universo está hecho de materia cuando en su infancia hubo tanta materia como antimateria”, explica el CERN en la sección de Preguntas Frecuentes sobre CLIC. “Sin embargo es poco probable que el LHC proporcione respuestas definitivas sobre esto”. CLIC será necesario para profundizar más y mejor, afirman los conferenciantes.

Desde el punto de vista tecnológico, CLIC requiere desarrollos del todo novedosos: “Los desafíos y requisitos conducen a una tecnología muy diferente en los sistemas de aceleración”, señalan Stapnes y Linssen. “Por ejemplo en el LHC uno de los principales retos estaban en los imanes superconductores, mientras que en el caso de CLIC está en el alto gradiente de aceleración”. También se necesitan avances tecnológicos en los detecotres, y desarrollos procedentes de la industria de semiconductores.

En esta fase de estudio preliminar de CLIC ya hay implicadas compañías y centros de investigación españoles, “que podrían contribuir de manera importante en la fase de construcción”, dicen Stapnes y Linssen.

Ambos físicos están convencidos de que “la comprensión de la naturaleza al nivel más fundamental es algo que los humanos perseguimos desde hace siglos, y está profundamente conectado con el desarrollo y el progreso de nuestra cultura”.

Datos biográficos

Steinar Stapnes lidera en el CERN las actividades de I+D para CLIC. Se doctoró en Física por la Universidad de Oslo en 1991, donde ocupa una cátedra desde 1995. Fue presidente de la Sociedad Noruega de Física desde 1993 hasta 2003. Ha dirigido varias iniciativas de proyectos de la Unión Europea desde 2004, centrándose en proyectos de I+D de aceleradores y detectores para futuros proyectos de física de partículas, como las mejoras del LHC y desarrollos para un colisionador lineal. Es miembro del personal del CERN desde 1984. Participó en la construcción del detector ATLAS en el LHC en el período 1999-2008. Fue líder de la Secretaría del Consejo de Estrategia del CERN entre los años 2008-2011 y responsable del seguimiento y aplicación de la Estrategia Europea de Física de Partículas.

Lucie Linssen trabaja en el CERN desde 1986, el mismo año en que se doctoró en Física por la Universidad de Amsterdam. Está especializada en el diseño y construcción de detectores de partículas. Ha sido coordinadora técnica para la construcción y operación del experimento de neutrinos NOMAD y para el experimento de producción de la partícula PS214. Fue vicedirectora del Departamento de Física en el período 2004-2007. Esta responsabilidad englobaba actividades en tecnologías para los detectores y su electrónica, así como la gestión de personal (en torno al medio millar de personas). En CLIC actualmente es la portavoz de la Colaboración del detector y de la física (CLICdp) que implica la evaluación del potencial de la física, el diseño del detector y el correspondiente I+D en tecnologías.

El CERN y la Fundación BBVA

El CERN y la Fundación BBVA iniciaron su colaboración hace dos años, cuando el organismo científico supranacional decidió celebrar en España el 60 aniversario de su creación en colaboración con la Fundación BBVA. El resultado fue el ciclo de conferencias Los secretos de las partículas. La física fundamental en la vida cotidiana, celebrado a lo largo de  2014 y clausurado por el todavía director general del CERN, Rolf Heuer. En el segundo ciclo intervino su sucesora, Fabiola Gianotti. Todas las conferencias de estos dos ciclos y las que ya se han realizado del tercero están disponibles íntegramente en la página web de la Fundación www.fbbva.es o en listas de reproducción de nuestro canal de Youtube.

En esta tercera edición participan quince expertos del CERN e instituciones colaboradoras. Su objetivo es promover los desafíos presentes y futuros en el campo de la física de partículas, además de dar a conocer las tecnologías que emplean las grandes infraestructuras científicas y poner de manifiesto los beneficios que aporta la ciencia a la sociedad. El formato del ciclo refleja la estrecha colaboración entre el CERN y las universidades y centros de investigación españoles.