ATLAS intentará, paradójicamente, arrojar luz sobre la materia oscura

La sigla ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS, Aparato Toroidal del LHC) no ha resultado así por casualidad; como muchas otras en la fisica y la astronomía contemporáneas está calculada deliberadamente, armada de manera tal que resulta un nombre que refleja con fidelidad el objetivo buscado. La tarea asignada a ATLAS es tan portentosa como su nombre lo sugiere. Deberá sostener sobre sus espaldas con la carga de descifrar uno de los mayores y más desafiantes misterios de la física: la materia oscura. Para hacerlo deberá estudiar las colisiones de partículas subatómicas en el Large Hadron Collider (LHC), en Suiza, el acelerador más poderoso jamás construido.

El Universo visible es apenas el 20 por ciento de la masa que lo compone. Se cree que el 80 por ciento restante consiste de una hipotética y misteriosa sustancia llamada materia oscura. Los científicos tienen puestas sus esperanzas de encontrar más pistas sobre esto cuando el LHC se reinicie a finales de noviembre, después de casi un año de cierre debido a problemas mecánicos.

Para el físico Mark Oreglia, la teoría más interesante que podría ser probada es la supersimetría. El cree que si podemos encontrar partículas supersimétricas se podrían explicar y comprender una serie de problemas que hay actualmente en la física, como la materia oscura (el neutralino, de existir, sería una de esas partículas, que podría explicar el problema).

Oreglia es físico del Instituto Enrico Fermi de la Universidad de Chicago y además investigador de ATLAS, uno de los cuatro grandes experimentos del LHC, que estudiarán las colisiones de partículas subatómicas en el acelerador suizo. Los experimentos involucran a científicos de todo el mundo.

En el caso de que las operaciones salgan según lo planeado, los resultados prometen una serie de nuevas teorías que harán avanzar el conocimiento de la comunidad científica y la comprensión general del universo.

La materia -la materia que tiene masa, desde los átomos hasta las galaxias, pasando por nuestros propios cuerpos- se compone, de acuerdo al modelo estandar vigente, de dos familias de partículas, los bloques constructivos llamados quarks y leptones (ambos agrupados como fermiones), que a su vez forman partículas más complejas como los protones, neutrones y electrones. Pero el 80 por ciento de la materia que no podemos ver, no se comportan como los quarks y leptones, así que debe haber algo más. Una posibilidad es que existe una nueva clase, o familia, de partículas completamente diferentes de los quarks y leptones. Estas son las por ahora teóricas partículas supersimétricas.

La idea de la supersimetría, propuesta hace más de 30 años, postula la existencia de compañeras ( "superpartículas") para todas las partículas conocidas. La teoría sacudió a la comunidad de la física con una especie de universo paralelo de las partículas compañeras supersimétricas.

El físico John Schwarz, del Instituto de Tecnología de California, fue uno de los pioneros que trabajaron en la teoría de las supercuerdas de la materia que llevaron a la teoría de la supersimetría. En los modelos teóricos de supercuerdas todas las partículas y las fuerzas de la naturaleza son como minúsculas cuerdas oscilantes "supersimétricas". Las predicciones de Schwarz sobre superpartículas pronto podrían convertirse en realidad.

En el libro "El universo elegante", de Brian Greene, sobre la física, Schwarz arriesga que la supersimetría debe ser descubierta en poco tiempo, y que cuando eso ocurra, va a ser dramático. El que comparte los objetivos de Oreglio, considerando que sería fantástico si las partículas de supersimetría se descubrieran en el LHC.

Nadie ha visto una partícula supersimétrica, porque sería muy pesada, tan pesada que de hecho no ha sido vista en el acelerador del Fermlab cerca de Chicago. Se necesitan niveles de energía mucho más altos para crearlas y se cree que el colisionador de Suiza tiene la energía suficiente para producir esas compañeras supersimétricas.

Oreglia explica que dos grandes detectores están listos para tomar los datos que surjan al ver las partículas que se generen de las primeras colisiones en el LHC. El estima que una vez que las cosas se pongan en funcionamiento, se podrán conseguir las primeras colisiones a baja energía alrededor de la Navidad, y que alrededor del inicio del nuevo año, la máquina deberá estar funcionando a una intensidad bastante elevada y que podría dar resultados interesantes en la física en el plazo de un año.

Oreglia espera ansioso, como muchos otros, interpretar los datos y arribar a una nueva visión de la naturaleza. En eso los científicos del LHC no están solos.

Más información en:
• ATLAS en el CERN
• ATLAS website
Ilustración
Vista en corte de ATLAS. Crédito: CERN