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“Es muy preocupante que no sepamos lo que es la energía oscura”

Mar Capeáns, física en el CERN, habla de la ciencia que se hace en la institución y las aplicaciones que surgen de ella y pueden cambiar nuestra vida

La física Mar Capeáns, en la sede de la Fundación BBVA, en Madrid
La física Mar Capeáns, en la sede de la Fundación BBVA, en Madrid

El CERN es un lugar dedicado a actividades incomprensibles para la mayor parte de la gente, pero lo que sucede en sus instalaciones a las afueras de Ginebra lleva décadas excitando la imaginación del gran público, aunque a veces sea por interpretaciones estrambóticas de lo que es la física de partículas. Hace diez años, llamó la atención en todo el mundo después de que se corriese el rumor de que su gran acelerador de partículas, el LHC, podía crear un agujero negro capaz de devorar el planeta. En el mismo espíritu apocalíptico, la película Ángeles y Demonios mostraba como un grupo maligno volaba el Vaticano con antimateria producida en el CERN.

Más allá de las anécdotas, el laboratorio europeo de física de partículas ha revolucionado nuestra comprensión de la materia durante décadas. Su último gran hito fue el descubrimiento del bosón de Higgs, una partícula que explica por qué las demás, las que nos componen a nosotros, al dispositivo en que está leyendo este artículo o las estrellas, tienen masa. El logro fue reconocido con el Nobel en 2013, uno más de una larga lista para trabajos de la institución.

Desde aquel hallazgo, el LHC ha seguido haciendo chocar protones en busca de nuevos fenómenos que mejoren nuestra comprensión del universo, pero el siguiente gran descubrimiento se resiste. Mar Capeáns (Santiago de Compostela, 1967), jefa del Grupo de Gestión de Proyectos del departamento de Tecnología del CERN, explica que aunque el trabajo no sea tan vistoso, siguen haciendo un trabajo necesario, analizando los datos con rigor para saber bien cómo encaja el bosón en el Modelo Estándar (ME), el modelo teórico que explica con gran precisión el 5% del cosmos. “Ahora tenemos que ir más allá, seguir indagando en misterios como la materia oscura, que compone el 25% del universo”, apunta Capeáns, que esta semana ha estado en Madrid invitada por la Fundación BBVA para hablar dentro del ciclo de conferencias La dimensión tecnológica y globalizada de la ciencia.

Si España no hace un esfuerzo adicional para volver a su lugar en el CERN, arrastraremos el retraso durante muchos años

Pregunta. Una de las esperanzas del CERN en los descubrimientos del LHC más allá del higgs era la supersimetría, que permitiría superar el ME y abrir las posibilidades a nuevos descubrimientos, pero por el momento no se ha conseguido nada. ¿Descartan que esté al alcance de este acelerador?

Respuesta. No. Una de las partículas más ligeras de la supersimetría puede estar al alcance del LHC. Es una cuestión de esperar y buscar bien. Tenemos que seguir analizando los datos y creo que la estrategia de ir mejorando los detectores y el acelerador ayuda en esa búsqueda.

P. ¿Qué se puede averiguar con el LHC sobre la materia oscura?

R. La materia oscura tiene que ver con la supersimetría. Las partículas supersimétricas son candidatas a explicar la materia oscura y la estrategia es la misma. Se trata de buscar la evidencia experimental de una partícula que podamos catalogar como supersimétrica y que nos indicaría que la supersimetría tiene aspectos válidos para entender el universo. Uno de ellos sería la materia oscura.

P. La energía oscura quizá es un problema más complicado.

R. Es muy preocupante que no sepamos lo que es la energía oscura, pero yo lo tomo más como un problema de la astrofísica o la cosmología. En el CERN somos especialistas en materia. Dame una partícula y sé qué infraestructura tengo que diseñar y construir para aprender sobre ella. La energía es un dominio en el que quizá sean más útiles los telescopios o las misiones espaciales.

P. ¿El estudio de las partículas puede ayudar a resolver problemas históricos como la unificación de todas las fuerzas conocidas del universo?

El CERN ha estado involucrado en el desarrollo de instalaciones para tratar mejor el cáncer

R. El problema de la unificación de fuerzas es que nos saca del ME, porque no incluye la gravedad. Cuando incluimos la gravedad, hablamos de procesos a los que quizá solo tengamos acceso mirando al universo. Hoy en día no tenemos a nuestro alcance las herramientas que nos permitan incluir la gravedad para estudiarla en un acelerador. En el mundo minúsculo de las partículas la gravedad es ínfima.

P. ¿Qué tipo de máquinas más allá del LHC haría posible tener la energía para poner a prueba teorías que incluyesen todas las fuerzas?

R. Se puede soñar, pero todos los sueños tienen un coste en tecnología y económico. Hoy en el CERN se están evaluando dos opciones claras para después del LHC. Una sería un acelerador lineal. Son máquinas de precisión, como una radio, puedes ponerlos en la energía que tu quieras y quedarte en esa energía y estudiar un proceso con una precisión increíble, porque el ruido que tienes es menor que con una máquina como el LHC. Esa es una de las grandes opciones y tecnológicamente está muy desarrollada. Y también estamos trabajando en la opción de un acelerador circular de 100 kilómetros de circunferencia que tendría una energía de 100 TeV. ¿Por qué? Porque hay limitaciones tecnológicas. Me puedo imaginar un acelerador cien veces más potente que el LHC [funciona a una energía de 14 TeV], pero tengo que fabricar los imanes que tengan un coste razonable, que se puedan transportar, instalar, controlar... y creemos que a nivel tecnológico en 20 o 25 años podríamos llegar a producir en serie de forma industrial los imanes que permitirían tener esa máquina de 100 TeV en funcionamiento.

Creo que también nos hace falta pensar diferente, no hacer solo un escalado de las tecnologías que tenemos. Quizá nos tengamos que plantear que el universo es un acelerador de partículas y tenemos que pensar no en un acelerador a 100 metros bajo tierra sino uno a 100.000 kilómetros en el espacio. Tiene que favorecerse esa forma de pensar en tecnologías rompedoras y en combinar nuestro conocimiento con el de otras áreas de la ciencia como la astrofísica, la cosmología o la exploración espacial.

P. ¿Qué significa ir más allá del ME?

R. El ME es una preciosidad. Tiene una estructura muy clara. Un número de partículas divididas en tres familias que se desintegran una después de la otra de un modo que conocemos perfectamente. Tenemos modelos que nos explican cómo las partículas adquieren masa, por qué un protón tiene esta y el electrón la otra y además, cómo las cuatro fuerzas fundamentales hacen que esto funcione. Ir más allá, sería poder probar teorías como la de cuerdas, la supersimetría, la de cinco dimensiones, que son compatibles con el ME, pero se mueven en el espacio tiempo más cerca del Big Bang.

En los aceleradores podemos reproducir el universo del pasado. Vamos hacia atrás en el tiempo, y yendo a energías más altas, todo lo que hoy nos parece un caos tiene un orden perfecto. Hoy tenemos cuatro fuerzas. Tenemos una teoría que incluye la fuerza débil, la fuerte y la electromagnética. Es lógico pensar que si seguimos a energías altísimas, probablemente podamos tener una teoría en la que la gravedad también esté incluida. Es intuitivo, aunque habrá que ver si es verdad.

Tenemos que pensar no en un acelerador a 100 metros bajo tierra sino uno a 100.000 kilómetros en el espacio

P. ¿Qué significaría conseguir esa comprensión de las fuerzas unificadas?

R. A mí eso me parece la belleza absoluta. Cómo una cosa tan compleja, una teoría que pueda explicar desde las galaxias, que tienen dimensiones de 1025 metros hasta un quark, que tiene una dimensión de 10-15 metros y la explica la misma teoría. Eso es una preciosidad.

P. Todas estas búsquedas se centran en la ciencia más básica, pero del CERN también han surgido inventos que han cambiado nuestra vida, como internet.

R. Yo como trabajadora del CERN veo de una forma muy natural el impacto de lo que hacemos en la sociedad. Y no a largo plazo. Yo lo veo desde hoy. No sabemos qué impacto va a tener el higgs en nuestra vida diaria, pero sí puedo ver que toda la tecnología que hemos desarrollado para detectar el bosón de Higgs tiene un impacto hoy en día. Lo hemos hablado con la web, pero también está en la idea de trabajar en la nube, que es una de las grandes apuestas del CERN, no solo para compartir información sino también capacidad de computación. Cuando vamos a un hospital y nos hacen una imagen médica, antes nos llevaría media hora y ahora se hace en diez minutos. Eso es gracias a los detectores y los imanes que se construyen en el CERN. Hay varias instalaciones europeas hoy que se basan en la terapia de protones y es una gran novedad que permite tratar algunos tumores en partes del cuerpo muy difíciles o en niños pequeños. Y esto se debe simplemente a que hay un proceso físico que nos dice que los protones en vez de ir entregando su energia a través de toda la materia por la que pasan, se van a localizar justo en el punto donde tienes el tumor. El CERN ha estado metido en el desarrollo de varias de esas instalaciones.

P. Pero pese a todos estos avances, no parece que vayan a ser tan revolucionarios como los que permitió la física del siglo XIX, que proporcionó herramientas para aprovechar la energía eléctrica o la nuclear.

R. Mi percepción es que el nivel de integración de la tecnología en la sociedad en aquellos momentos era muchísimo menor que hoy en día. Hoy la tecnología es una parte integrante de nuestra vida así que estamos tan acostumbrados a ver esos cambios tan rápidos, que es muy difícil identificar muchos cambios fundamentales. Por ejemplo, los robots y su interacción con los humanos va a definir nuestra vida en el futuro. Hoy en día no creemos que esos robots son como la bomba atómica lo fue en su día, pero porque estamos acostumbrados desde hace décadas a hablar de robots. Toda esa parte cultural ya la tenemos integrada en nuestra manera de vivir y por lo tanto percibimos los cambios de manera más suave.

P. ¿Cuál es la situación actual de la cooperación de España con el CERN?

R. A nivel institucional, las relaciones entre España y el CERN son excelentes. De hecho, es un país que lleva los pagos al día. La contribución del 2018 está pagada en su totalidad. Creo que el problema más complicado es el de la comunidad científica española y como usuarios del CERN. No somos los únicos. Los países que han sufrido más por la crisis económica, como Italia o Grecia, ha notado un impacto brutal en la ciencia. Tenemos un problema porque el CERN es una organización que se mueve en plazos muy bien definidos y con programas de trabajo muy estructurados. Un bajón de la presencia española en esos proyectos en el momento en que se toman decisiones como qué detectores se construyen o cómo se reparte el trabajo entre los distintos institutos que colaboran en un experimento, si no estás en el momento adecuado, pierdes el tren. Y eso ya nos ha pasado en España.

Yo veo la situación con muchísima preocupación, porque España era uno de los países que tenía una tradición importante en física de partículas y estamos en un momento en que habrá que hacer un esfuerzo adicional para volver a estar ahí. Si no es así, arrastraremos el retraso durante muchos años.

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