Detector ATLAS durante la parada estival. Foto cortesía del CERN
Hola Elementales,
No se a vosotros, pero a mi esto de que la maquina más potente del mundo, que ha tardado más de 10 años en construirse, se haya apuesto en marcha, y no se haya encontrado todavía nada muy espectacular, ni nueva física y encima está más tiempo parada que funcionando me parece muy frustrante.
Pero es lo que hay... bueno al menos os cuento dónde estamos y la hoja de ruta.
En breve, posiblemente este mismo mes de febrero, se ponga de nuevo en marcha, tras el obligado parón estival para reajustar la máquina (y ahorrar energía a la zona en su pico de demanda anual).
Se ha decidido, contrariamente a lo programado inicialmente. mantener funcionando al sistema durante un año más en la banda de energía de hasta 3,5TeV por haz de protones.
La verdad es que según sus responsables ha funcionado muy bien en 2010, incluso mejor que lo esperado, pero no se han generado datos suficientes como para considerar completamente explorados los niveles de energía de la banda de
trabajo en la que se han movido. Falta sobre todo un poco más de intensidad, lo que se espera produzca datos a un nivel unas tres veces superior al del año pasado.
Tras esto volverá a pararse a finales del 2011, volverá a arrancar hasta finales del 2012. Fecha en la que se hará una parada muy larga para reajustar y cambiar la máquina hasta conseguir que trabaje a su máxima potencia teórica para la que se ha diseñado: 7 TeV por haz, con fecha prevista del 2014.
Si la naturaleza fuera "buena" se puede esperar encontrar "nueva física" en este rango durante 2011 o 2012, tal vez la primera/-s partícula supersimétrica: las más ligeras predichas por alguno de los modelos, o el Bosón de Higgs, postulado como posible con masa en este intervalo (hace ya mucho que se entró en la banda de los posible con respecto a su masa, cada experimento acota mejor la masa máxima posible y por descarte ajusta la mínima). Si no se encuentra nada nuevo, se habrá explorado bien esta banda de energía y se procederá al parón de finales del 2012...
La cuestión importante es que el CERN sólo recopila datos. Múltiples centros en todo el mundo los analizan y contrastan con otras tantas teorías o aspectos objeto de estudio específico. Para ello necesitan suficientes datos y algo de tiempo. Por supuesto que de lo predecible en el propio CERN hay tantos científicos brillantes y modelos que han elaborado durante años: "huellas" de cómo serían las trazas de las partículas esperadas con las propiedades esperadas, que si aparecen se detectarán casi en "tiempo real". Nada de esto ha sido detectado hasta ahora.
Tampoco ha sido un fracaso por esta razón. Se ha medido con mucha precisión características e interacciones ya conocidas y los datos empiezan a diverger de los esperado con el modelo Standard, luego sabemos que una nueva teoría lo reemplazará, pero aún no son lo suficientemente concluyentes como para determinar cuál de las candidatas a sucederla parece perfilarse. O como para descartarlas a todas y empezar a pensar en algo radicalmente nuevo e inesperado.
No obstante, a parte de diferencias sutiles que se han encontrado entre materia y antimateria, se ha encontrado un efecto no esperado: fragmentos de la colisión entre dos protones se han observado que salen despedidos de forma "correlacionados espacialmente", vamos, de forma muy ordenada entre ellos (no parece lo esperable de trozos de una colisión...) y la razón más plausible es que ya lo estuvieran los quarks que lo componían antes de la colisión... arrojando alguna pista sobre una nueva característica de la fuerza de color y los gluones que lo componen y mantienen unidos. Esto es muy interesante y mejorará nuestro conocimiento de dicha fuerza... pero no es la supernoticia que todos esperamos.
Los últimos meses ha tenido lugar una sorpresa mayuscula: la nebulosa del cangrejo fascinó a los científicos con unos fogonazos de rayos gamma, (fireworks—gamma-ray flares) increiblemente energéticos. Y eso que se pensaba que era un objeto estable y tranquilo.
La nebulosa del cangrejo tiene una historia muy interesante: en 1054 los astronomos chinos y algunos de oriente medio dejaron constancia de la aparición de una nueva estrella, en lo que nosotros denominamos constelación de tauro, que de pronto se volvió tan brillante que alumbraba tanto como la luna, y que se veía incluso de día... y así estuvo durante muchos días. Es curioso que sucediendo en plena era con documentación histórica no quedara constancia escrita o registro alguno en Europa. Al mirar en esa dirección con nuestros medios descubrimos el siglo pasado una preciosa nebulosa. En su centro se encuentra uno de los objetos más increibles: un púlsar. Lo que vieron fue una supernova. Veamos cómo lo cuenta Carl Sagan (lo siento pero el audio esta en inglés):
Un púlsar es el resultado de una explosión tipo supernova. Es el desenlace inevitable de una estrella algo más pesada que nuestro sol, una vez y media mayor ya es suficiente. Cuando agota su combustible, al fallar las reacciones termonucleares que la sostenían, la estrella colapsa por su propio peso: nada detiene ya a la gravedad. La masa total de la estrella puede no obstante ser compensada, si su masa no es mucho mayor: los electrones son aplastados contra los nucleos, creando una gigantesca bola de neutrones, que debido a la fuerza de repulsión del principio de exclusión de Pauli, ya que los neutrones obedecen a dicho principio (que en el fondo dimana de la fuerza electromagnetica o con la unificación actual electrodébil). Así pues la gravedad no es lo bastante grande y la estrella encuentra una nueva configuración estable como una "estrella de neutrones".
Una estrella de neutrones es una especie de "núcleo atómico gigante": una estrella del tamaño de una gran ciudad, unos 15 Kms de radio, con toda la masa de una estrella mayor que nuestro sol... su densidad es inmensa (se dice que una cucharada de esa sustancia pesaría como una montaña entera en la superficie de la Tierra).
Como el tamaño se ha reducido de manera tan increible en un tiempo muy corto: se producen dos efectos: uno por el principio de conservación del momento angular la estrella comienza a girar mucho más rápido (como el patinador que encoge los brazos y las piernas y rota más rápido... pero en una magnitud inimaginable). El segundo efecto se refuerza con el primero: el gran campo magnético de la estrella al reducir su volumen se amplifica de forma cuadratica con la disminución del radio...creando una estrella increíblemente magnetizada: a algunas las llaman "magnestars" o magnetoestrellas. Estas magnetostrellas llegan a tener campos magneticos del orden de 10^11 y 10^14 Teslas! Para que se hagan una idea, en la Tierra se han conseguido campos magneticos de hasta algunas unidades o decenas de Teslas (el Tesla es una unidad de medida tan grande que en el día a día no resulta practico y se emplea el Gauss 10.000 veces menor, el campo de la Tierra por ejemplo es de 0,5 Gauss).
El resultado es u púlsar , una estrella que rota con una enorme velocidad, muy precisa, y emitiendo un haz electromagnético como si de un faro espacial se tratara.
La primera vez que se detectó la señal de un púlsar se pensó haber contactado con otra civilización extraterrestre y se mantuvo en secreto... ya que no se imaginaban qué podía producir algo parecido a una portadora de comunicación como las que en la Tierra empleamos para emitir un canal de una emisora de radio o TV por ejemplo... La nebulosa del cangrejo emite exactamente cada 33 milisegundos, con una precisión asombrosa.
Según las teorías al uso, como el campo magnético al rotar se opone a dicho giro, actúa de freno, y debe poder predecirse la ralentización del giro. Que disminuirá su frecuencia de forma muy, muy lenta a lo largo del tiempo. En unidades astronómicas este objeto es muy reciente y por eso aún gira muy rápido.
Según la teoría de Einstein por su enorme masa en rotación debería emitir ondas gravitatorias, que aún no se han detectado, lo que igualmente le haría ir perdiendo energía y disminuir su rotación de forma gradual. Se cree que dicho efecto sí se ha podido medir en otros pulsars más antiguos donde el efecto tras mucho tiempo sí es apreciable.
Este objeto no es nuevo, de hecho es el número 1 de la famosísima lista o catalogo de Charles Messier en 1771. Así se le llama M1.
Messier era un gran aficionado a los cometas (un cazador de ellos, por mejor decirlo) y elaboró ese catálogo para no confundirse constatemente con objetos que él sabía que no lo eran. Ver para apreciar la Lista de objetos del Catalogo de Messier
Es una lista de cúmulos globulares, nebulosas y galaxias (la M31 es la famosa galaxia de Andromeda, la más próxima a nosotros y creemos más parecida).
La nebulosa del cangrejo se encuentra a 6.500 años luz en la constelación de Tauro. Por supuesto Messier nunca llegó a imaginar lo lejos que estaba, para él era un cuerpo gaseoso dentro de nuestra galaxia, por aquel entonces todo el universo conocido.
Sabemos que el pulsar emite una cantidad tan colosal de energía que irradia y excita toda la nube de gas a su alrededor hasta una distancia de 6 años luz! creando uno de los objetos más bellos que se pueden observar con nuestros telescopios. La energía emitida es tal que hace que la nebulosa sea 75.000 veces más brillante que nuestro sol.
El pulsar crea un viento de partículas, sobre todo electrones y positrones que viajan a casi la velocidad de la luz interactuando con el enorme campo magnético y con protones más fríos dando lugar a su característica emisión.
Pero esto es lo que se sabía hasta ahora. Lo que se detectó el mes pasado fue un par de fogonazos de rayos gamma que han hecho replantearse toda la teoría de aceleración de partículas. De hecho según los cálculos se trata de una emisión por partículas (casi seguro electrones) aceleradas a la mayor energía jamás observada directamente en cualquier objeto celeste, y por supuesto que acelerada en la Tierra. esos electrones debían tener unos 10 peta-electrónvoltios (peta es 10 elevado a 15), mil veces más energéticos que las partículas más energéticas que hemos producido (el CERN mueve haces a 3,5 Tev, tera son doce ceros, pero no son electrones, sino parículas más pesadas como protones, lo que hace que la aceleración sea menor al ser mayor su masa).
Por el tipo de radiación se piensa que fué del tipo sincrotrón, esto es la energía electromagnetica que emiten electrones al ser acelerados. Por la enorme cantidad de energía y lo rápido del proceso de aceleración, no se conoce un mecanismo para producir tal efecto ni a tal velocidad.
Se conocen recombinaciones de las lineas de fuerza del campo magnético que tienen lugar en la superficie de algunos pulsares, que liberan de golpe una energia de hasta 10^39 Julios! Y que sólo producen "pequeñas" emisiones gamma y del resto del espectro completo (rayos X, ...). Pequeñas comparadas con las medidas en febrero...
La detección se publicó en Science, tuvo lugar gracias al fantástico telescopio orbital de rayos Gamma FERMI Telescopio Espacial de Rayos Gamma FERMI de la NASA por el equipo de Aous Abdo. También fue corroborado por el detector italiano Agile, (de la Agencia Espacial Italiana, ASI) por el equipo de Marco Tavani, proyecto en el que participa también España muy modestamente con el científico Andrea Caliandro, del Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC). Al día siguiente se enfocaron a ella el telescopio espacial Hubble y el Chandra (de rayos X).
En total se han detectado 4 fogonazos, 2 por cada equipo en septiembre del año pasado y este mismo febrero (iguales que otro en octubre del 2007 y no bien localizado).
La energia es sorprendente: fotones con una energía 15 ordenes superior a los de la luz visible.
Bueno esto empieza a entrever el origen de algunos estallidos gamma... pero hay muchos otros que ni sospechamos el proceso que los crea, creemos que en agujeros negros (muy similares pero mucho más masivos que los pulsares) y en choques violentos de nubes de gas (como en choques de galaxias). Iremos sabiendo más, seguro, pero habra que esperar un poco más.
