“Necesitamos desesperadamente descubrir nuevas partículas”

¿Imaginan poder encontrar en Google la respuesta a cómo un pequeño efecto pudo producir el origen del cosmos? El concepto con el que trabaja el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) para hallar la explicación es similar al de los motores de búsqueda en la red, pero, tras una década en marcha, la respuesta todavía se hace esperar. Uno de los cuatro grandes experimentos que alberga el anillo de 27 kilómetros de circunferencia del acelerador más grande del mundo es el LHCb, especializado en estudiar los efectos indirectos de las colisiones –los choques de haces de partículas que viajan casi a la velocidad de la luz–, y en concreto, las partículas que contienen quarks b (de beauty, 'belleza') o quarks c (de charm, 'encanto'), constituyentes fundamentales del universo.

Aunque la Nueva Física no acaba de llegar, a pesar de las esperanzas creadas por el descubrimiento del bosón de Higgs, el detector LHCb es el que más sorpresas está ofreciendo a los físicos. Una buena muestra de la colaboración que opera este experimento, formada por 1.200 científicos procedentes de 72 institutos de investigación de todo el mundo, se ha reunido esta semana en Valencia para compartir las mejoras del detector que se instalará para aumentar su capacidad a partir de 2021 y las anomalías registradas que ponen en la pista de la existencia de nuevas partículas, cuestionando principios básicos de la física. Uno de los protagonistas de este encuentro organizado por el Instituto de Física Corpuscular (IFIC), el Centro de Excelencia Severo Ochoa del CSIC y la Universitat de València (UV) fue Giovanni Passaleva, físico de 53 años, del Instituto Nacional de Física Nuclear de Florencia, y portavoz desde hace un año del LHCb.

Pregunta. El encuentro de Valencia lo protagoniza la física del sabor. ¿En qué consiste?

Respuesta. A los físicos nos gusta dar este tipo de nombres extraños a las cosas, pero en realidad es algo muy simple. En la naturaleza tenemos constituyentes fundamentales, los quarks, en todas partes, por ejemplo en nuestro cuerpo, que forman los protones y neutrones, son los bloques de construcción de los átomos. Sabemos que existen seis tipos y, al identificarlos, decimos que tienen diferente sabor para referirnos a una propiedad que no es un color, ni la carga eléctrica ni la masa, es otra cosa. Un buen símil es el del caramelo: son seis diferentes tipos de caramelo que por el aspecto parecen el mismo pero tienen distinto sabor.

P. La física del sabor pretende contestar a la pregunta de por qué la materia predomina sobre la antimateria en el universo. ¿Cuándo conoceremos la respuesta?

R. Hemos descubierto que en muchos lugares en los que los quarks entran en juego se comportan de forma diferente en la materia y en la antimateria, pero eso es algo esperado. Leemos en la teoría la extraña capacidad de comportarse de forma diferente en la relación quarks-antiquarks. Pero sabemos que tiene que haber algo más que lo explique, pero esto todavía se desconoce, estamos batallando para encontrar el motivo. Todavía no tenemos una respuesta definida. La característica especial de nuestro experimento es que los quarks nos dan muchas posibilidades e instrumentos que explorar con los que encontrar dónde se equivoca nuestra teoría.

P. ¿La Nueva Física está más cerca o el modelo estándar va para largo?

R. Esa era la idea al construir el Gran Colisionador de Hadrones, pero no se ha confirmado. La única nueva partícula descubierta es el bosón de Higgs, que es nueva porque no la habíamos visto antes pero la teoría ya decía que estaba ahí. Necesitamos desesperadamente descubrir nuevas partículas para explicar por qué el universo está compuesto por una pequeña cantidad de materia, la que conocemos, pero también por un montón de materia oscura que no somos capaces de ver en los telescopios, pero que sabemos que modifica los movimientos de las estrellas. No estamos más cerca de la Nueva Física, estamos en un periodo muy extraño en la física, no tenemos una guía teórica para buscar en un lugar específico. Pero en el LHCb estamos haciendo muchas pruebas y medidas, y pensamos que puede haber algo diferente. Hay determinadas partículas que se desintegran en partículas más ligeras y lo hacen en procesos distintos a los teóricos, aunque de momento parecen compatibles las fluctuaciones estadísticas con la teoría. Lo importante es que empezamos a ver grietas en la teoría, pero la realidad es que no está claro dónde mirar, pero eso en ciencia nos parece bonito.

La sociedad necesita fuegos artificiales todos los días, pero la ciencia no funciona así

P. Algunos colegas señalan que la materia oscura o la energía oscura son entidades que hemos necesitado crear para explicar lo que todavía se desconoce pero que en el futuro puede que estas entidades no existan.

R. Hay ideas como que la materia oscura y la energía oscura son simplemente manifestaciones de la gravedad, porque no entendemos todavía cómo funciona la gravedad, pero no están muy bien fundamentadas. Se prefiere todavía, desde el punto de vista científico, la idea de que esa materia está realmente compuesta por algo que desconocemos. Esas ideas no son del todo compatibles con la observación experimental. Es cierto que hay debate, pero lo importante es que nuestro experimento está en la frontera de la demostración, necesitamos tecnologías muy avanzadas, nuevos instrumentos electrónicos y de computación, explorando aplicaciones como la inteligencia artificial, para poder saber más. En este campo, España tiene mucho conocimiento y juega un papel muy importante con grupos de investigación para explorar nuevas técnicas.

P. El encuentro también ha abordado las mejoras previstas para el final del año en el LHCb.

R. Digamos que, esencialmente, estamos 'destruyendo' nuestro experimento y estamos construyendo otro. Queremos recoger más datos que nos lleven a la Nueva Física. Hay mucho por descubrir, y eso implica más información y más análisis. Tenemos que construir un nuevo detector, con un sistema completamente diferente de recogida de los datos de los aceleradores, y eso requiere mucha tecnología moderna de computación. Un ejemplo es la utilización de videojuegos: las tarjetas gráficas pueden ser de gran ayuda. De hecho, hay grupos de investigación como en Santiago de Compostela que emplean estas tarjetas para hacer física. Nuestro desafío es poder procesar la información en tiempo real: el LHC produce 40.000 gigabytes de datos por segundo, necesita mucha computación avanzada.

La cultura científica dificulta el acceso a las mujeres a los puestos de responsabilidad

P. Algunas críticas apuntan que el CERN vive un cierto periodo de estancamiento, por falta de experimentos nuevos y relevantes.

R. La sociedad necesita fuegos artificiales todos los días, pero la ciencia no funciona así, es un trabajo muy duro, con muchas comprobaciones, errores, intentos. Desde el punto de vista de los experimentos, hay una percepción errónea. Desde fuera se ve la construcción, sus costes, lo mismo de siempre. Pero los experimentos se renuevan continuamente. A la astronomía se le suele acusar de inactiva, porque sigue dedicándose a observar las estrellas en lugar de ir a ellas. Hay mucha actividad en el CERN para construir nuevos aceleradores y detectores que permitan estudiar otras partículas como los neutrinos. Los aceleradores implican desarrollos excepcionales. El objetivo es poder disponer en el futuro de aceleradores que quepan en cualquier habitación con la misma capacidad que el LHC, y tendrá un gran impacto: dentro de 30 o 40 años habrá dispositivos más baratos y más pequeños para tratar enfermedades como los tumores de cerebro o de ojos.

P. China ha entrado en la carrera con la apuesta de su mega acelerador. ¿Lo ven como un competidor?

R. No es un competidor. China está entusiasmada por progresar, invirtiendo mucho dinero en experimentos. Nosotros tenemos este año tres o cuatro grupos nuevos de China con muchos recursos. Ellos han hecho muy buenos experimentos con neutrinos, y están planificando crear ese mega acelerador, por el momento no está claro qué pasará, pero se trata de una colaboración internacional, ellos mismo no lo pueden construir, necesitan tecnología de todo el mundo. Está muy bien que China quiera entrar en el juego contribuyendo al desarrollo tecnológico en investigación.

P. ¿Qué balance hace de su primer año como portavoz del LHCb?

R. Es una experiencia excepcional, sobre todo desde el punto de vista humano. La colaboración es enorme, tratando con diferentes culturas y países. También he aprendido la importancia de involucrar a las mujeres en nuestra investigación. Son muy brillantes, pero todavía la cultura científica les dificulta el acceso a los puestos de responsabilidad. Intento que estas diferencias desaparezcan. Y también nos tiene que preocupar la gente joven. Son los que tienen la sensibilidad de pensar las mejores ideas y de intentar realizarlas. Tenemos a mucha gente joven en lugares de responsabilidad para desarrollar ideas brillantes, y es deseable continuar por ese camino.