Michael Benedikt dirige los planes de un colisionador de 100 kilómetros con el que cruzar los límites de la física conocida.
Michael Benedikt es un hombre con una misión: diseñar el acelerador de partículas más grande de la Tierra. El descubrimiento del bosón de Higgs en 2012 y el premio Nobel que fue otorgado a los físicos teóricos que predijeron su existencia ha dejado un sabor agridulce. Por un lado el hallazgo completa el modelo físico que describe a la perfección todas las partículas que componen la materia conocida, desde las proteínas microscópicas que nos mantienen vivos a las estrellas como el Sol. Por otro lado, toda esa materia y todas las partículas elementales de las que está hecha son solo el 5% del universo. El 95% del universo restante es materia oscura y energía oscura totalmente desconocidas.
Según Benedikt, hay una forma de “atacar” este problema. “Podemos intentar crear las condiciones que hubo instantes después del Big Bang y crear partículas que existieron poco tiempo después y luego desaparecieron”, explica el físico durante una reciente visita a Madrid, donde ofreció una conferencia organizada por la Fundación BBVA. “Con el LHC podemos producir la masa del bosón de Higgs, pero estamos limitados debido a que este acelerador tiene un límite de energía”. “Un paso más allá es hacer aceleradores con mucha más energía donde podamos producir partículas con una masa mayor, de forma que si existen partículas que aún no conocemos, podríamos producirlas”, explica.
Benedikt dirige el Estudio del Futuro Colisionador Circular, una iniciativa comandada por el Laboratorio Europeo de Física de Partículas de Ginebra (CERN), que ya alberga el acelerador de partículas más grande del mundo, el LHC, instalado en un túnel circular de 27 kilómetros de largo. El sucesor que planea Benedikt también haría colisionar protones y tendría 100 kilómetros y dentro de sus límites cabría de sobra el centro de Madrid y de muchas otras capitales europeas. Otra opción es hacer colisionar electrones y positrones para buscar pequeñas anomalías en el modelo estándar de la física producidas por partículas desconocidas.
El futuro acelerador podría tener suficiente energía como para generar partículas como las que describe la supersimetría. Esta teoría predice que por cada partícula conocida hay una gemela aún no detectada. Entre ellas estaría la materia oscura, hecha de partículas invisibles a los telescopios pero cuya interacción con las partículas de materia convencional es fundamental para que se formen galaxias y planetas con vida como la Tierra en su interior.
Cruzar los límites de la física conocida requiere unos niveles de energía y unos campos magnéticos que nunca se han producido antes. El nuevo acelerador alcanzaría una energía de 100 Teraelectronvoltios (TeV), casi cuatro más del actual récord. Sus imanes superconductores deben crear campos magnéticos de 16 teslas, el doble que lo actual en el LHC. Aunque aún está en una fase de diseño preliminar, el físico calcula que comenzaría a funcionar entre 2035 y 2040, justo para relevar al LHC, que debe jubilarse entre 2035 y 2037.
Muchos de los detalles de esta enorme instalación científica están aún por determinar, pues depende de lo que el propio LHC pueda descubrir en los próximos años. Benedikt, que coordina el trabajo de investigadores de unas 80 instituciones de 26 países, incluida España, debe entregar su estudio a finales de 2018. Ese documento incluirá una primera estimación del coste del acelerador. El año siguiente está previsto que las naciones europeas discutan su estrategia global en física de partículas y decidan si seguir adelante con el proyecto.
Además de este acelerador circular, también se está planeando otro lineal, el ILC. China, con todo su empuje económico y cada vez más volcada en la construcción de enormes infraestructuras científicas, planea su propio gran colisionador, que podría alcanzar también los 100 kilómetros de diámetro.
No hay duda de que el país que finalmente albergue el acelerador definitivo será el nuevo líder de la investigación en física de partículas. Por eso uno de los mayores retos para construir el nuevo acelerador liderado por Europa será unir a toda la comunidad internacional y embarcarla en un solo proyecto, reconoce Benedikt. El físico asume que hay competencia entre varios proyectos, pero señala que es algo positivo. Se trata de “competencia fructífera”, dice Benedikt, porque “es la confirmación de lo que perseguimos es interesante”, resalta. Después, en un futuro, habrá que decidir cuál de todos los proyectos es el que se construye, opina.