Un túnel gegant per entendre la matèria fosca

“L’instrument més extraordinari construït per la humanitat per investigar les lleis de la natura.” Així és com defineix la directora de l’Organització Europea per a la Recerca Nuclear, Fabiola Gianotti, l’accelerador de partícules que el CERN vol construir a tocar del col·lisionador actual per continuar expandint el coneixement relatiu a la física de partícules.

El nou gran col·lisionador d’hadrons (LHC) tindrà una anella de més de 90 quilòmetres de circumferència sota terra, a més de 200 metres de profunditat. Com l’accelerador que ja està en marxa –que fa 27 quilòmetres de circumferència i només està a 100 metres de profunditat–, la nova instal·lació tindria la seu principal en territori suís, a tocar de Ginebra, però el túnel per on circularien les partícules subatòmiques s’estendria sota terra cap a territori francès i fins i tot per sota del llac Léman.

El projecte ha estat elaborat amb l’ajuda de més d’un miler de físics i enginyers d’arreu del món, i el CERN decidirà pròximament si l’aprova o no, ja que la inversió que requereix no és petita: uns 15.600 milions d’euros. En cas de fer-se, i atesa la complicació de l’obra i de l’alta tecnologia i enginyeria que requereix, no s’espera que pugui operar fins a la dècada dels quaranta. Quan ho faci, però, hauria de ser determinant per ampliar el coneixement de les lleis fonamentals de l’univers mitjançant l’estudi de la interacció de les partícules subatòmiques. I, tal vegada, descobrir-ne de noves, com va fer el 2012 l’actual accelerador del CERN amb el bosó de Higgs.

Segons l’estudi de viabilitat, el cost del projecte es repartiria al llarg de 12 anys, començant a principis de la pròxima dècada, i la major part del finançament provindria del pressupost anual del CERN.

El programa d’investigació en el futur accelerador constaria de dues fases: en una primera, col·lidirien electrons i positrons per “fabricar” partícules especials com el mateix bosó de Higgs, partícules electrodèbils i quarks del tipus top. En una segona etapa, col·lidirien només protons a una energia de 100 teraelectronvolts, molt per sobre dels 14 de l’accelerador actual, amb l’objectiu d’avançar en la comprensió de misteris de la física actual, com ara en què consisteix la matèria fosca que predomina a l’univers.

Abans, però, el nou LHC se centraria a seguir el camí del seu germà petit i “estudiar amb tot detall el bosó de Higgs, la partícula més simple mai descoberta i alhora una de les que generen més incògnites”, segons la màxima responsable del CERN.

La viabilitat del projecte l’estudiarà el Consell del CERN –format per representants dels 23 països membres de la institució, entre els quals hi ha l’Estat espanyol–, però Fabiola Gianotti defensa la inversió. “No hi ha cap altre tipus d’experiment que permeti apropar-nos tant a les qüestions més fonamentals de la física de partícules, una de les parts més desconegudes del model estàndard”, deia ara fa uns dies.

El projecte proposa que el túnel subterrani tingui vuit accessos des de la superfície i quatre centres principals d’experimentació, els mateixos que té l’estructura actual. El nou accelerador, però, abastaria una àrea 11 vegades més gran que l’actual, endinsant-se molt més en territori francès i passant per sota del llac Léman, el més gran de l’Europa occidental.

Per garantir la qualitat de les mesures que obtingui, el nou LHC no es podria posar en funcionament fins que l’actual deixi d’operar. Els seus impulsors confien que podrà ser una realitat i toquen fusta esperant que els Estats Units, un dels socis del projecte, mantinguin la inversió en la infraestructura científica malgrat la deriva de prioritzar àrees com la defensa.