La próxima vez que pienses en los lugares más fríos o calientes del planeta, recuerda que no están en una estrella ni en un rincón del espacio: están aquí, entre Suiza y Francia
El CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, no es solo el hogar del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el acelerador de partículas más grande y potente jamás construido, sino también el escenario de algunos de los fenómenos más extremos jamás observados en la Tierra. Entre los laboratorios y túneles de esta gigantesca instalación, situada entre Suiza y Francia, los científicos han recreado condiciones tan extremas que desafían la comprensión de lo que significa «calor» y «frío».
Aquí, en este centro de investigación puntero, no solo se investigan los misterios del universo, sino que se han generado temperaturas que superan incluso las del centro del Sol, así como temperaturas cercanas al cero absoluto, el punto en que toda actividad molecular cesa. ¿Te imaginas que en un mismo lugar se pueda tanto replicar las condiciones del Big Bang como congelar partículas a temperaturas tan bajas que la materia apenas se mueve?
El calor más intenso del universo en la Tierra
Cuando hablamos de calor extremo, muchos piensan en el núcleo del Sol o en las entrañas de una estrella. Sin embargo, en 2012, un equipo de investigadores del CERN logró generar una temperatura de 5.5 billones de grados Celsius, una cifra que supera por mucho los 15 millones de grados que hay en el centro del Sol. ¿Cómo es posible alcanzar una temperatura tan descomunal en la Tierra? La clave está en las colisiones de partículas a velocidades cercanas a la de la luz.
En el Gran Colisionador de Hadrones se aceleran protones y núcleos de plomo a energías altísimas y luego se les hace colisionar entre sí. Estas colisiones recrean condiciones similares a las que existieron en los primeros instantes del universo, solo una millonésima de segundo después del Big Bang. Durante estos breves instantes, la temperatura alcanzada es tan alta que la materia no se comporta de la manera habitual. En lugar de protones y neutrones, se forma un «plasma de quarks y gluones», una especie de sopa subatómica en la que las partículas fundamentales de la materia están libres, tal como se cree que estaban justo tras el Big Bang.
Esta recreación de las condiciones primordiales del universo es clave para entender cómo se formó la materia tal y como la conocemos hoy. Aunque estas temperaturas son efímeras y solo se alcanzan en los puntos exactos de colisión de partículas, su estudio permite a los científicos explorar las propiedades fundamentales del universo y plantear nuevas teorías sobre su evolución temprana.
El frío más cercano al cero absoluto
Pero no todo en el CERN es fuego y calor. En el extremo opuesto del espectro térmico, esta misma instalación también alberga experimentos donde se alcanzan temperaturas extremadamente bajas, cercanas al cero absoluto (-273,15 grados Celsius). Este es el límite teórico donde la energía cinética de las partículas, es decir, su movimiento, cesa por completo. Aunque es imposible alcanzar el cero absoluto, los científicos del CERN han logrado enfriar átomos y partículas a temperaturas increíblemente cercanas a este punto.
Una de las aplicaciones de estas temperaturas ultrabajas es la refrigeración de los imanes superconductores del LHC. Estos imanes son los encargados de guiar y mantener las partículas en el trayecto circular del acelerador. Para funcionar adecuadamente, deben estar a -271,3 grados Celsius, lo que se consigue utilizando helio líquido como refrigerante. A estas temperaturas, los materiales pierden toda resistencia eléctrica, lo que permite generar los campos magnéticos necesarios para mantener bajo control las partículas aceleradas a casi la velocidad de la luz.
Además, este frío extremo también es necesario para otro tipo de experimentos fundamentales en la física de partículas. Por ejemplo, al enfriar partículas a temperaturas cercanas al cero absoluto, los científicos pueden estudiarlas en un estado de mínima energía, lo que ayuda a detectar fenómenos que de otro modo estarían ocultos por el ruido térmico. Estos experimentos son esenciales para descubrir partículas aún más pequeñas o entender mejor cómo funciona la materia oscura, una de las grandes incógnitas de la física moderna.
Un equilibrio entre los extremos
El contraste entre los extremos térmicos alcanzados en el CERN es realmente asombroso. De un lado, tenemos temperaturas miles de veces más calientes que el centro del Sol, donde la materia se transforma en formas que apenas podemos comprender. Del otro, el frío más absoluto, necesario para que los experimentos cuenten con la precisión que demanda la ciencia actual. En este equilibrio entre lo ardiente y lo helado, los científicos exploran las preguntas más fundamentales del universo: ¿Cómo empezó todo? ¿De qué está hecho el universo? ¿Qué fuerzas lo rigen?
El CERN nos muestra que, en la búsqueda por entender los misterios del cosmos, necesitamos tanto el calor más intenso como el frío más extremo. Este singular laboratorio ha logrado recrear algunas de las condiciones más extremas del universo, y con cada experimento, nos acercamos un poco más a desvelar sus secretos.
Fuente: nationalgeographic.com.es