Con la puesta en marcha del LHC del CERN han salido algunos vídeos ilustrando como el LHC podría acabar con nuestro planeta (e incluso con el universo conocido). No todo son vídeos ilustrativos de que pasaría si se creara un bonito agujero negro estable en la superficie de nuestro planeta. También hay objecciones de dos físicos más o menos serios, que aunque no son “papers” que la comunidad científica pueda cotejar y someter al método científico, son objecciones que en apariencia suenan coherentes.

El Large Hadron Colider

El LHC es un “jugete” con el que los físicos intentarán descubrir si existe el Boson de Higgs. Si detectamos esta partícula habríamos completado la detección de toda la jauría de partículas del “modelo estandard de partículas” (cada acelerador, más potente que el anterior ha ido detectando las partículas que el modelo estandard había predicho, la última que se había detectado era el quark top en 1995 en el Fermilab. Este carísimo juguete nos permitirá saber algo más de la masa…

Curiosamente en la física de altas energías (y partículas pequeñas), el modelo estandard es bastante completito y coherente con las observaciones y los experimentos para explicar cosas tan exóticas como “la fuerza electrodébil y la nuclear fuerte”, describir los componentes fundamentales que construyen los hadrones (los protones y neutrones, son los hadrones más comunes y conocidos) llamados quarks y sus interacciones. Son capaces de describir (y ha sido capaz de predecir) con un marco teórico elegante y cerrado todas las interacciones entre partículas que se conocen. En cambio el mecanismo que le da a las partículas una característica tan “común” como la masa no tiene su refutación empírica. Se recurre a un mecanismo complicado de la mecánica cuántica relativista llamado (mecanismo de Higgs) que para su confirmación requeriría la detección del bosón de Higgs (la partícula, hasta ahora teórica, que transmitiría la interacción entre las partículas y el campo de Higgs y que dotarían a estas de lo que llamamos “masa”). [Disclaimer: No puedo aclarar mucho más, me especialicé en física de materiales y la “electrodinámica cuántica” es una de las asignaturas optativas más complicadas de toda la carrera de física, diríjanse a su físico teórico de altas energías más cercano si les queda dudas].

En definitiva con el LHC sabremos un poco más, entre otras cosas, como funciona la materia. Sabemos que el bosón de Higgs (entre otras cositas que se quieren estudiar a altas energías) tiene una masa superior a los 140GeV (el electronVolt es una manera de medir la masa y la energía en altas energías, en física nuclear y en física de materiales, para los profanos un eV es como decir “kilogramos” pero en una medida mucho más pequeña). El LHC puede colisionar protones a 14TeV, es decir como mínimo 100 veces a más energía que la que por el momento se conoce que es, si existiera el bosón de Higgs, el suelo mínimo de su masa real.

Acelerando partículas

Para el que no sepa que es un acelerador de partículas, no es más que un enorme tubo, que en parte se parece al tubo de rayos catódicos de un televisor (que no deja de ser un acelerador lineal de electrones), y que sirve para acelerar partículas cargadas a altas velocidades cercanas a la velocidad de la luz, mediante campos eléctricos y magnéticos. Por ejemplo el LHC en el fondo son 4 aceleradores, uno lineal, un segundo acelerador de sincrotrón (un acelerador circular donde las partículas se las acelera hasta un límite final en donde emiten mucha radiación), y dos aceleradores circulares ordinarios, el más grande de una circunferencia de 27 kilómetros. Las partículas son primero aceleradas por el lineal, pasan al sincrotrón hasta alcanzar la velocidad máxima del sincrotrón, luego pasan al primero de los dos grandes aceleradores de partículas circulares y por último a la circunferencia de 27 kilómetros.

El acelerador de partículas tiene una característica divertida de la física relativista… A velocidades ordinarias (de fracciones pequeñas de la velocidad de la luz) si una partícula, un coche o un carrito del súper, descontando rozamiento y pérdidas, reciben energía que les impulsa a acelerar su velocidad (por ejemplo, la partícula cargada entra en un campo eléctrico, en el coche el motor se le aprieta más, o al carrito alguien lo empuja con fuerza en la dirección de su desplazamiento) la energía se transforma toda en un incremento de velocidad. Pero cuando la partícula, el coche o el carrito de supermercado están próximos a la velocidad de la luz (fracciones grandes de “c”, por ejemplo un 30% de c, o un 99,99% de c) cada vez una parte de esa energía que transmitimos en el impulso para acelerar se va transformando en algo distinto “a más velocidad”, sinó que va incrementando la “masa relativista” del objeto. El carrito por ejemplo, cada vez notamos más resistencia al impulso, como si fuera más cargado, y lo vemos acelerarse mucho menos. Hasta el punto que para las partículas en un acelerador de partículas no es relevante decir que la “ha acelerado al 99% de c, o al 99,9% de c o al 99,99% de c”, sinó “que masa relativista le está dando”. Por eso dejamos de hablar de “velocidad de colisión” y directamente se habla de “energía (o masa) de la colisión”. De ahí que se diga que el LHC tenga una masa de colisión de 14 TeV. Como en física de partículas cuando dos partículas se pegan un castañazo a altas energías terminan habiendo procesos de desintegración y creación de partículas que uno por uno son aleatorios (por eso de la cuántica) pero que en conjunto hay una serie de probabilidades (y por tanto se puede predecir cuantas veces la colisión de dos protones, puede dar, que se yo… un neutrón, un protón, un positrón (un antielectrón) y un neutrino, tal y como ocurre en la fisión del hidrógeno en el sol). Todas las colisiones protón-protón que se han observado o las que predice el modelo estandard son para el futuro del planeta inócuas (otra cosa es que tú estés en mitad de la cámara de colisiones recibiendo alegremente impactos de partículas de alta energía en tu cuerpo, no es algo que mole mucho).

Una de esas colisiones teóricamente puede dar un bosón de Higgs si su masa real es inferior a los 14TeV.

¿Pero porqué hay gritos de alerta ante lo que pueda salir del LHC?

De las colisones de alta energía pueden salir toda una sopa de leptones (partículas de la “familia” de los electrones y los neutrinos) y hadrones (partículas formadas por quarks, como los neutrones o los protones), sus antipartículas… y puede que algún elemento más exótico.

Más allá del modelo estandard hay más teorías, ya que este es un modelo que es incompleto (por ejemplo no explica porqué la masa de los quarks es la que es, o la masa de los electrones y el resto de los leptones es la que es, o no sabe como jugar bien con la gravedad). Algunas predicen partículas exóticas (como las supersimétricas) que no generarían demasiados problemas en nuestro planeta. Otras predicen partículas como los “estrangelets” que si “te tocan pringas”… Si la teoría de los estrangelets, que a diferencia del modelo estandard no tiene ningún experimento que la sustente (igual que la de la supersimetría) ayudaría a explicar porqué los quarks y los leptones tienen la masa que tienen, fuera real, podría existir una pequeña probabilidad de crear uno en una colisión de altas energías. Además los estrangelets son muy chungos… si un estrangelet toca una partícula ordinaria la hace transformarse en estrangelet (como aquél cómic de los pitufos negros que convertían a los pitufos azules en negros al morderles la cola), y cada vez el estrangelet ser más y más grande, e ir interaccionando con más y más partículas y de allí a transformar toda la tierra e incluso el universo conocido en un megaestrangelet va un paso…

También la relatividad general predice que altas densidades de energía y materia pueden crear microagujeros negros. Estos microagujeros negros eventualmente podrían ir acreeciendo absorviendo materia en su interior y devorándolo todo a su paso. Cuanto más alta sea la concentración de energía y materia más probabilidades de ir creando microagujeros negros psicópatas asesinos que deboran universos, galaxias y universos.

Bien, ¿es razonable la propuesta de que el LHC podría destruir el mundo y tal vez el universo conocido?. Estas ideas a los físicos frikis nos pone “palotes”, siempre hemos tenido alma de malos de serie B que con un artilugio superextraño tienen el poder de acabar con el mundo (jua, jua, jua…). Pero a los físicos no nos dejan sueltos con algo que tiene más poder que todo el arsenal nuclear del mundo… En eso hay que estar tranquilos. ¿Pero porqué los físicos andan (en general) tan tranquilos?

Pues vayamos un poco, por ejemplo a lo de los microagujeros negros. Según la teoría de relatividad general clásica, un microagujero negro para poder existir ha de tener una mada mínima de 1’1 × 10¹⁹ GeV, como vemos la masa máxima que en el LHC puede proporcionarle es de 14 TeV, o sea 1’4 × 10⁴ GeV, le faltan un 1 seguido de 15 ceros para conseguirlo. Hay objecciones a ese límite.. si la teoría de cuerdas fuera correcta podrían crearse microagujeros negros inestables (es decir con un tiempo de vida media muy pequeño) con menos energía.. y ese microagujero negro en ese pequeño tiempo de vida contactar con unas pocas partículas de materia ordinaria, absorverlas y crecer hasta ser estable y terminar, eventualmente, absorviendo la tierra.

Hay un pequeño problema en todo esto… Los microagujeros negros (y ya que estamos los agujeros negros más grandes) no son “negros” del todo, emiten una radiación llamada de Hawking (se produce por una mezcla de fenómenos cuánticos y de frontera con el horizonte de acontecimientos del agujero negro), que para los agujeros negros muy pequeños hace que estos se evaporen rapidamente y no dejen rastro. Un microagujero negro de 14 TeV no duraría lo suficiente para llegar a contactar con nada.. se evaporaría en tiempos que incluso para la física de partículas son ridículamente pequeños.

Los que objetan de esta explicación dicen que como la radiación Hawking no ha sido detectada nunca no deja de ser un elemento teórico sin refutación empírica detrás. Hombre… eso es un poco deshonesto intelectualmente. Los fundamentos de la radiación Hawking son los mismos que predicen la creación de agujeros negros inestables, e incluso más sólidos (la radiación Hawking no necesita ninguna teoría que vaya más allá del modelo estandard, en cambio los agujeros negros inestables necesitarían que la teoría de cuerdas fuera correcta, aún siéndolo, la radiación Hawking sigue siendo compatible con la teoría de cuerdas). Tampoco hay observaciones de microagujeros negros pero se toman en serio porqué la relatividad general los predice. Deberíamos tomarnos también en serio la radiación Hawking porqué se basa en los mismos fundamentos. De hecho ya que como “no lo hemos visto aún” mejor ni construyamos el LHC que va a la caza de una partícula que “no hemos visto”.

Por otro lado, tendríamos que suponer, y es mucho suponer que la teoría de estrangelets es correcta, y que hipotéticamente (y sin apoyo predictivo matemático detrás) a 14TeV nos íbamos a encontrar que es la energía a la que se pueden crear.

Esto es fácil de refutar. Teóricamente está poco sostenido, nada dice que la teoría de los estrangelets sea correcta (podría serlo la de la supersimetría), no deja de ser un ejercicio teórico que no puede refutarse o falsearse empíricamente, no hay predicciones de ningún tipo de “a que nivel de energía” podríamos detectar estrangelets. Pero empíricamente también cae por su propio peso (y esto también es aplicable a los microagujeros negros).

La Tierra sufre constantemente un bombardeo sistemático de partículas (llamadas rayos cósmicos) que colisionan con partículas en la atmósfera a diveros rangos de energía, desde un puñado de MeV a unos cuantos TeV o incluso, ocasionalmente, más energía; estas colisiones son muy parecidas a las que ocurren en el LHC (lo único es que son aleatorias y ocurren en lugares donde no tenemos detectores preparados para ir detectando por azar el bosón de Higgs). La Tierra ha sufrido más de 1.000.000 de veces más experimentos a altas energías con energías equivalentes o superiores a las del LHC y sigue existiendo.

Pero no sólo eso… la Tierra, el resto de planetas y las estrellas sufren ese bombardeo de partículas constante. Y las estrellas, al tener más masa, atraen más partículas y por tanto cada día en las estrellas de nuestro universo ocurren varias veces más experimentos a energía superior o igual a la del LHC que los que se realizarán en el acelerador, y las estrellas siguen existiendo. La propia existencia y estabilidad de galaxias, estrellas, o del propio universo es una prueba que el LHC no trabaja con energías donde se ponga en riesgo el espaciotiempo, ni el planeta.

En definitiva, puede parecernos muy divertido y romántico imaginar que “podemos destruir el universo”, pero los humanos tenemos métodos mucho más lentos o convencionales para acabar con nosotros mismos… amenazas bastante más reales que la creación de un agujero negro en nuestro planeta.