¿Cómo descubrimos nueva física en el LHC?

Volvemos a la física de partículas hablando en esta ocasión sobre cómo identificamos una señal en el Gran Colisionador de Hadrones, el famoso LHC en Ginebra. Veremos que no es nada sencillo…

Cuando el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) arrancó allá por el año 2008 las expectativas eran muy altas. Este colosal instrumento científico era sin duda la mayor apuesta de la comunidad internacional de física de partículas, con miles de científicos involucrados en las distintas partes del experimento. Tras un periodo inicial de ajustes y puestas a punto, los primeros datos de relevancia científica fueron recogiéndose, mostrando que la máquina funcionaba perfectamente. Finalmente, el esfuerzo de tantos años de trabajo dio sus frutos con el ansiado descubrimiento del bosón de Higgs en 2012, considerado de forma unánime como uno de los hitos científicos más importantes de lo que llevamos de siglo XXI.

Continuar leyendo “¿Cómo descubrimos nueva física en el LHC?”

El sonido del silencio (II)

Continuamos el relato iniciado en el artículo anterior, en el que comenzamos hablando de la teoría de la Relatividad General de Einstein y terminamos resaltando una de sus predicciones más peculiares: la existencia de ondas gravitatorias. En esta ocasión hablaremos de la primera detección directa de estas ondulaciones del espacio-tiempo por el experimento LIGO, un hito sin precedentes en la física que nos abre una nueva ventana al cosmos.

Las variaciones infinitesimales que mencionamos en el pasado artículo se intentan medir con gigantescos interferómetros Michelson-Morley con cavidades Fabry-Pérot, en los que las masas prueba están separadas por unos pocos kilómetros y están suspendidas como péndulos en un ambiente de vacío casi perfecto, para aislarlas del ruido sísmico y reducir el ruido térmico. Ejemplos de tal tipo de experimentos son los detectores LIGO (en Hanford y en Livingston, EE.UU.), Virgo (en Cascina, Italia) y KAGRA (en Japón). Analizando las franjas de interferencia del láser del interferómetro, se puede controlar el movimiento de las masas durante su interacción con la radiación gravitatoria. El cambio en la longitud de los brazos al paso de una onda gravitatoria, origina un cambio minúsculo en el patrón de las franjas de interferencia (inexistente en ausencia de señal) a la salida del interferómetro.
Continuar leyendo “El sonido del silencio (II)”

Neutrinos cósmicos: una nueva ventana al Universo

En este blog ya conocemos a los neutrinos, esas misteriosas partículas de las que todavía nos queda mucho por descubrir. En esta entrada seguimos hablando de ellos, profundizando en la forma en que estas interesantes partículas pueden darnos una pista sobre lo que sucede en los eventos más violentos del universo.

Núcleos activos de galaxias, explosiones de rayos gamma, supernovas, galaxias con estallidos de formación estelar. . . Éstos son algunos de los entornos en los que ocurren los fenómenos más violentos del Universo, mucho más allá de nuestro sistema solar e incluso de nuestra propia galaxia. Así, grandes cantidades de energía son liberadas debido a que agujeros negros muy masivos engullen la materia circundante, o debido a la colisión de estrellas de neutrones, o tras la explosión de estrellas masivas, o bien en regiones con un altísimo ritmo de formación estelar. Son todos ellos fenómenos que tienen lugar en condiciones extremas, que nos aportan pistas sobre las leyes fundamentales de la física.

Continuar leyendo “Neutrinos cósmicos: una nueva ventana al Universo”

El sonido del silencio (I)

En 2016 vivimos uno de los momentos más trascendentes de la historia de la física: la primera detección directa de ondas gravitatorias. Por si esto fuera poco, dicha detección nos permitió “presenciar” un fenómeno tan espectacular como la fusión de dos agujeros negros hace 1300 millones de años. En las próximas dos entradas aprenderemos qué son las ondas gravitatorias y de qué forma podemos usarlas para observar el universo que nos rodea.

Hace algo más de un siglo, en 1916, Albert Einstein publicó en la influyente revista científica Annalen der Physik el artículo que culminaba su teoría de la Relatividad General – Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie. Dicho artículo incluía las famosas ecuaciones que gobiernan la dinámica relativista del campo gravitatorio, ecuaciones que tienen la bien merecida fama de estar entre las más complicadas de resolver de la física matemática. Tanto es así que el propio Einstein albergaba serias dudas sobre si alguna vez podrían de hecho ser resueltas.

Continuar leyendo “El sonido del silencio (I)”

Telescopios submarinos de neutrinos: ANTARES y KM3NeT

Para quienes no conozcan proyectos como ANTARES y KM3NeT el título de este artículo puede resultar sorprendente: “¿telescopios submarinos?, ¿neutrinos?’’. Vamos a intentar arrojar algo de luz sobre este tema, si bien “arrojar luz” puede que no sea la expresión más adecuada, porque estos telescopios, precisamente, no son para ver la luz. Aunque en realidad sí que se basan en la detección de luz… bueno, todo esto se está liando demasiado. Vamos a empezar por el principio.

¿Qué son los neutrinos?

Los neutrinos son partículas elementales del Modelo Estándar, que es, en cierta manera, el equivalente en física de la tabla periódica de los elementos químicos. En la tabla periódica de química se llama “elementos químicos” a cosas que, como sabemos, no son elementales desde el punto de vista de la física, pues los átomos están hechos de protones, neutrones y electrones. Algunas de estas partículas tampoco son elementales: protones y neutrones están compuestos por quarks y gluones, mientras que los electrones, hasta donde sabemos hoy en día, sí están hechas solo de sí mismas. Pues bien, además de electrones, quarks y gluones también hay otras partículas elementales, entre ellas los neutrinos. Continuar leyendo “Telescopios submarinos de neutrinos: ANTARES y KM3NeT”

Partículas elementales, partículas compuestas y partículas virtuales

Fotones, electrones, quarks, neutrinos y el bosón de Higgs. Si compartiéramos en un bar una cerveza con nuestros amigos y por un motivo u otro se hablara de física, las probabilidades de que la conversación decayera del lado de la física de partículas no serían despreciables. Dado el caso, al menos una de estas partículas elementales (o fundamentales) sería mencionada con casi total seguridad. Pero si alguien se atreviera a lanzar una pregunta tan inocente como ¿qué son las partículas elementales? y esta pregunta llegara a los oídos de un físico, descubriríamos que la respuesta encierra más complejidad de lo esperado.

La palabra partícula nos indica que son entidades pequeñas, y como bien sabemos, casi todas las cosas complejas están formadas a partir de otras más simples, por lo que es fácil adivinar que las partículas pueden asociarse para formar estructuras más complejas. Es más, el término elemental hace referencia a que la partícula en cuestión no tiene estructura interna, siendo por lo tanto una de las piezas fundamentales, básicas, que dan forma a los objetos que vagan por el universo. Continuar leyendo “Partículas elementales, partículas compuestas y partículas virtuales”