Alemania planea un nuevo gran acelerador

Un túnel recto de 33 kilómetros de longitud tendrán que perforar los alemanes cerca de Hamburgo para instalar un nuevo gran acelerador de partículas, el TESLA, si se aprueba el proyecto. Por el túnel se acelerarían electrones y positrones en sentido opuesto para generar en los choques de alta energía nuevas partículas elementales que den pistas a los físicos sobre los secretos íntimos del cosmos. El TESLA sería complementario del laboratorio europeo CERN.

Con la construcción del nuevo gran acelerador europeo LHC, en marcha en el CERN para ser estrenado en 2006, los físicos ya piensan en las siguientes instalaciones que necesitarán para continuar explorando el universo de las partículas elementales. El laboratorio DESY, en Hamburgo (Alemania), propone hacer, en una colaboración internacional, el TESLA, que podría estar listo dentro de 10 años. Albrecht Wagner, director de DESY, ha presentado el proyecto en la Universidad Autónoma de Madrid.

El TESLA, que incorporaría un láser de rayos X avanzado -algo que no existe todavía en el mundo- con aplicaciones en física de estado sólido, en química y en biología, será propuesto oficialmente el mes próximo. No existe ningún acelerador lineal tan largo y potente como el TESLA.

El mayor acelerador del mundo hasta ahora ha sido el muy exitoso y recién cerrado LEP del CERN (junto a Ginebra). En su mismo túnel circular de 27 kilómetros estará el LHC, de haces de protones y de antiprotones acelerados para que choquen en varios puntos, alrededor de los cuales estarán los detectores.

¿Por qué hacer una máquina lineal? 'Por un acelerador circular las partículas van como un coche con el freno de mano echado, por la radiación sincrotrón que las partículas emiten decelerándose al hacerlo', explica Wagner. 'En uno lineal las partículas van sin freno de mano, pero el sistema es tecnológicamente mucho más exigente en cuanto a precisión de los haces, porque los paquetes de partículas del haz, si no chocan en el detector, se pierden, mientras que en un colisionador circular, si no chocan en una vuelta, lo hacen en una de las siguientes'.

En cuanto a colisonar protones o electrones, los físicos necesitan ambas opciones. La diferencia es cómo hacer chocar dos autobuses, en cuyo impacto se genera mucha chatarra de todo tipo, o simples patinetes. Y esto se debe a que los protones son partículas compuestas -de quarks-, mientras que los electrones son elementales. Los colisionadores de protones alcanzan energías muy altas, pero proporcionan datos sucios y difíciles de analizar, mientras que los de electrones (y positrones) son dificiles de construir, pero generan datos muy limpios en los detectores y permiten hacer medidas de alta precisión, como el LEP. 'TESLA tendrá una energía de 500 gigaelectronvoltios, ampliables a 800. Es decir, alcanzaríamos entre dos veces y media y casi cinco la energía máxima de LEP', explica Wagner. 'Además, obtendríamos muchísimos más datos por año'.

Los físicos afirman que han logrado desarrollar una teoría del microcosmos bella y simple, que explica con asombrosa precisión las partículas elementales de la naturaleza y las fuerzas de interacción entre ellas. Es el modelo estándar, y no está exento de problemas y de deficiencias. Tal vez la más escandalosa es la del origen de la masa, algo que se aclararía si se confirmase la existencia del teóricamente predicho campo de Higgs y sus partículas asociadas.

El TESLA y el LHC, así como el Tevatron de EE UU, persiguen ese trofeo que tal vez haya asomado en el LEP hace pocos meses, justo antes de que el directorado del CERN tomara la controvertida decisión de terminar allí los experimentos. Los objetivos científicos del proyecto alemán son prácticamente los mismos que los del LHC, pero las estrategias para alcanzarlos son diferentes y complementarias.

Wagner explica que el haz de partículas de TESLA, de muy alta calidad, permite crear a la vez un láser de rayos X: 'En comparación con las mejores instalaciones de radiación sincrotrón que están en operación, como la europea de Grenoble (Francia), el láser del TESLA tendría diez mil millones de veces más partículas de luz (fotones)'. La excelente resolución espacial, 0,1 nanometros, y temporal, 100 femtosegundos, del láser de electrones libres de TESLA abrirá nuevos campos de investigación en varias áreas científicas.

En DESY funcionan ya instalaciones de ensayos tecnológicos para TESLA, mientras se concreta la participación internacional, y Wagner se ha entrevistado en Madrid con las autoridades españolas al respecto. Más de 40 institutos de 10 países están implicados en el proyecto. Alemania es el país que más contribuye al CERN. ¿Comprometería el TESLA la participación de ese país en el laboratorio Europeo? Wagner afirma que 'en absoluto', y destaca el carácter complementario del colisionador lineal alemán con el LHC. Es más, el CERN estudia la posibilidad de hacer un acelerador lineal después de LHC, el CLIC, y el director de DESY señala que la experiencia de TESLA sería excelente de cara a esa posible futura instalación del laboratorio europeo.

La carrera científica hacia las más altas energías continúa, y en Japón y EE UU también se trabaja intensamente en proyectos de nuevos aceleradores.