Arranca la búsqueda de las partículas fantasma del universo

Todo está preparado para iniciar la carrera que nos puede desvelar los secretos más ocultos del universo: dos proyectos paralelos se desarrollarán en el CERN para descubrir las partículas nunca vistas que suponemos se esconden detrás de la dinámica cuántica.

Los científicos del CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, han aprobado la construcción de una nueva instalación para albergar un experimento revolucionario que podría descubrir partículas nunca vistas, situadas más allá del bosón de Higgs.

Partículas desconocidas de energía oscura serían la fuerza impulsora detrás de la expansión del Universo

Este proyecto, liderado por investigadores del Imperial College London, marca una nueva era en la búsqueda de las llamadas "partículas del sector oculto", capaces de explicar, por ejemplo, la materia oscura y las oscilaciones de neutrinos, así como el origen de la asimetría bariónica en el Universo.

Estas partículas fantasma interactúan muy débilmente, si es que lo hacen, con las partículas del Modelo Estándar de la física de partículas, nuestro actual marco teórico que describe el mundo cuántico.

Partículas clave

Durante mucho tiempo, los físicos han sospechado que estas misteriosas partículas podrían ser la clave para resolver algunos de los mayores enigmas de la física moderna.

El profesor Andrey Golutvin, del Departamento de Física del Imperial College London, lidera el experimento, denominado Búsqueda de Partículas Ocultas (SHiP, por sus siglas en inglés), que utilizará un enfoque innovador: será mil veces más sensible a las partículas fantasma que los dispositivos actuales.

En lugar de hacer chocar partículas entre sí, como en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), SHiP hará que las partículas choquen con un bloque de material. Esto aumenta significativamente las posibilidades de que las partículas fantasma se desintegren y puedan ser detectadas por los sensores del experimento.

Interacción débil

El experimento SHiP está diseñado para ser muy amplio en su búsqueda, buscando una variedad de partículas que solo interactúan muy débilmente con la materia regular, entre las que se encuentran, por ejemplo, leptones neutros pesados, fotones oscuros, escalares oscuros, partículas similares a axiones y partículas supersimétricas ligeras (sgoldstinos, etc.). También indagará diferentes tipos de Materia Oscura Ligera, formada por partículas que se cree interactúan muy débilmente.

El detector incorpora dos aparatos complementarios destinados a buscar partículas ocultas, tanto a través de desintegraciones visibles como a través de señales de dispersión por el retroceso de electrones o núcleos. Además, la instalación es ideal para estudiar las interacciones de los neutrinos tau.

Dentro del CERN

El SHiP se construirá dentro de las instalaciones existentes en el Cern y se ejecutará junto con todos los demás experimentos de la organización nuclear, el mayor de los cuales es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

LHC ha estado buscando el 95% faltante del Universo desde que se completó en 2008 con un presupuesto de 4.385 millones de euros.

Hasta ahora no ha encontrado partículas no recogidas en el Modelo Estándar, por lo que el plan es construir un nuevo colisionador que sea tres veces más grande y mucho más potente.

Todos a una

Ese futuro colisionador circular tiene un coste inicial estimado de 14.000 millones de euros, que prácticamente triplica el del LHC. Su fecha de inicio prevista es a mediados de la década de 2040, aunque no alcanzará su máximo potencial de caza de partículas hasta 2070.

Sin embargo, el experimento SHiP está previsto que empiece a buscar nuevas partículas en 2030 y será cien veces más barato, alrededor de 111 millones de euros.

La idea del CERN es desarrollar ambos proyectos porque considera que se necesitan todos los enfoques para encontrar las partículas que conducirían a uno de los mayores avances en física de todos los tiempos.

Habrá que esperar varias décadas para ver posibles resultados de esta búsqueda.