Máquina de romper traballando
A noticia recente é que o xigante acelerador LHC iniciou un programa científico. De feito, foi inaugurada na primavera de 2008, pero produciuse una grave avaría que obrigou aos físicos a suspender o traballo até a reparación da máquina xigante. Púxose en marcha de novo en novembro de 2009 e na primavera de 2010 iniciáronse os experimentos científicos.
Que van facer? Paira que serve este acelerador xigante? Pois hai dous tipos de resposta. Una é una resposta moi prosa: que serve paira investigar a orixe do universo, etc., por exemplo, que pasou nos seguintes momentos do Big Bang. Pero a outra resposta é máis clara paira quen quere saber que fai a máquina: é una gran máquina de romper obxectos.
Os obxectos que rompe non son obxectos que vemos e utilizamos na nosa vida cotiá, senón que forman os seus átomos. No acelerador, collen velocidade e fan chocar as partículas. O labor dos físicos consiste en identificar os fragmentos que se xeran nos choques paira obter información sobre a materia.
Por que se necesita una gran máquina paira facelo? Porque se necesita moita enerxía paira provocar estes impactos. Enténdese por que con exemplos da vida cotiá. Imaxina que queremos saber de que está feito un aparello de radio.
Paira conseguilo é posible romper o aparello paira distribuílo en pezas. Arroxado contra a terra, por exemplo. Aparecerán varios cables, circuítos, altofalante, etc. Estes son os ingredientes. Pero se pode avanzar. De que está feito, por exemplo, o altofalante? Paira sabelo, como no caso anterior, una opción é romper esa peza. Con todo, é necesario un novo sistema de rotura. Si no experimento anterior non se rompeu, volvendo tirar contra o chan non rompe. Agora necesítase máis enerxía. Se tocamos cun martelo, por exemplo, teremos á vista os compoñentes do altofalante. Repartiranse imáns, una membrana de fío, etc. Pero se pode avanzar de novo. De que está feito o imán? Pois o mesmo: hai que romper con máis enerxía.
Contra as forzas
Isto é o que fan os físicos paira investigar os compoñentes básicos da materia. Paira investigar os átomos, estes rompen cunha enerxía cada vez maior e analizan os fragmentos que se xeran.
De feito, paira romper un átomo non se necesita moita enerxía. Paira liberar os electróns da influencia do átomo, que é una forma de romper o átomo, só se necesita una pequena forza eléctrica, que ás veces se produce coa mera presenza doutros átomos ao seu ao redor. Segundo o átomo, liberar electróns é un proceso que require maior enerxía, pero aínda nos referimos a medidas que poden ser creadas por un aparello doméstico, como a enerxía que fai o tubo catódico dunha antiga televisión.
Con todo, a enerxía necesaria paira romper o propio núcleo do átomo é moi grande. Nas primeiras bombas atómicas, paira romper os núcleos de uranio ou plutonio, utilizábase o explosivo RDX (nas centrais nucleares os núcleos de uranio son bombardeados con neutróns paira poder romper).
Seguindo un paso adiante, paira saber de que están formadas as partículas que compoñen o núcleo, entramos nun campo de niveis enerxéticos moi elevados. Os físicos da década de 1960 afirmaron que os neutróns e os protones están constituídos por quarks. Paira afirmar que isto é así, os núcleos dos átomos debían romper cunha enerxía moi alta.
León M. Logrouno o físico Lederman en 1977, utilizando un acelerador do laboratorio Fermilab. Lederman gañou o Premio Nobel, non por iso, senón pola investigación con neutrinos. Pero usando un acelerador, detectou un b quark.
A pregunta é: aínda se pode avanzar? Pódense romper as quarkas paira ver de que están formadas? A resposta é "non". O acelerador LHC é a máquina que neste momento produce os impactos de maior enerxía. E, por dicilo dalgunha maneira, achega enerxía suficiente paira liberar quarkas, pero non paira romper. E a pesar de facer una máquina máis "forte" que o LHC, non se pode alcanzar o nivel de enerxía que rompería o quarks. Esta enerxía vese incrementada por varias ordes de magnitude. Non é posible sen máis.
Outra cousa é que os anacos que se xeran nestes choques non son permanentes, desfanse. Un neutrón libre dura só 15 minutos antes da súa desintegración. Ao desintegrarse dá un protón, un electrón e un neutrino; se os físicos detectan estas tres partículas entre os fragmentos, poden concluír que se produciu un neutrón. Os quarks duran moito menos (entre 10 e 25 segundos aproximadamente). E si puidésemos liberar os compoñentes dos quarks, durarían moito menos tempo, e os seus produtos desintegrados tamén se disolverían moi rápido.
Por iso, en certa medida, tocamos arriba co acelerador LHC. Pódese mellorar e, por suposto, quedan moitos experimentos a nivel de enerxía que dá. Tamén se pode facer outro acelerador máis grande, pero os físicos saben que por ese camiño non poderán obter partículas menores que o quarka. Estamos na fronteira.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
