Hoy se apaga el LHC. Dentro de 4 años volverá siendo 10 veces más potente.

El CERN ha apagado esta mañana el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), iniciando una parada técnica de cuatro años. A 100 metros bajo tierra, en un túnel de 27 kilómetros excavado entre Suiza y Francia, se cortaron las corrientes que mantenían a temperatura los imanes superconductores. La máquina que detectó el bosón de Higgs en 2012 y ha protagonizado la mayor parte de los descubrimientos de física de partículas de las últimas dos décadas, entra hoy en su tercera parada técnica larga: el Long Shutdown 3. No reaparecerá hasta junio de 2030. Pero cuando lo haga, no será la misma máquina. La palabra «apagado» no hace justicia a lo que empieza hoy.

El mayor upgrade desde su construcción

El HL-LHC, nombre completo del proyecto que saldrá del LS3, no aumentará la energía de colisión: el LHC funciona hoy a 14 teraelectronvoltios (TeV) por par de protones, y eso no cambia. Lo que cambia es la luminosidad, que en física de partículas es el equivalente a cuántas veces por segundo chocan entre sí los protones. Y en ese frente, la mejora es de un orden de magnitud: el HL-LHC producirá diez veces más colisiones por segundo que el LHC actual. Eso, a su vez, generará seis veces más datos analizables que todo lo producido durante el Run 3.

El High-Luminosity LHC no será más rápido ni más energético en el sentido coloquial. Será estadísticamente más poderoso: capaz de encontrar señales que se pierden en el ruido cuando las colisiones son demasiado escasas para revelarlas.

Para llegar ahí, el CERN deberá completar durante el LS3 una de las obras de ingeniería subterránea más complejas de su historia. Los imanes de enfoque que rodean los puntos de colisión en ATLAS y CMS, los dos detectores principales, serán sustituidos por nuevos imanes superconductores de niobio-estaño, un material que tolera campos magnéticos más intensos que el niobio-titanio empleado hasta ahora. Se instalarán también las llamadas «crab cavities»: cavidades superconductoras que inclinan levemente los haces de protones justo antes del punto de colisión para maximizar el número de encuentros frontales. Y tanto los sistemas de transmisión eléctrica como los detectores internos de ATLAS y CMS recibirán un reemplazo completo.

El LS3 ya llega con unos cuatro meses de retraso sobre el calendario original, algo que el propio CERN ha reconocido. No es un fracaso de planificación: es la escala real de una obra civil que se desarrolla en galerías a centenares de metros de profundidad.

Lo que el LHC no ha encontrado (todavía)

Para comprender por qué este upgrade importa, conviene saber qué ha quedado sin respuesta después de doce años de colisiones. El LHC ha confirmado el Modelo Estándar de la física de partículas con una precisión casi exasperante: todo encaja, todo funciona, todo aparece donde la teoría dice que debe aparecer. El bosón de Higgs, la pieza que faltaba, fue detectado en 2012. Después, silencio.

El problema es que el Modelo Estándar, por correcto que sea, no puede ser la historia completa. No explica la materia oscura, que constituye aproximadamente el 27% del contenido energético del universo y de la que no hemos detectado directamente ninguna partícula. No explica la asimetría entre materia y antimateria que hizo posible el universo tal como lo conocemos. No integra la gravedad. Y deja abierta la supersimetría, una extensión teórica del modelo que predice la existencia de partículas compañeras para cada partícula conocida, ninguna de las cuales ha aparecido en el rango de energías explorado hasta ahora.

El LHC no ha encontrado supersimetría. Tampoco ha encontrado los WIMP (partículas masivas de interacción débil), los candidatos favoritos a materia oscura durante décadas. Lo que ha hecho es acotar: saber dónde no están también es conocimiento. El HL-LHC continuará ese trabajo con una herramienta estadísticamente mucho más afinada.

Qué cambia con diez veces más datos

En física de partículas, muchos de los fenómenos más interesantes no se anuncian a gritos: aparecen como pequeñas desviaciones estadísticas en millones, o miles de millones, de eventos. Una luminosidad diez veces mayor significa que esas desviaciones se vuelven visibles, porque el ruido estadístico se reduce y las señales débiles emergen sobre el fondo.

Esto abre tres frentes concretos. Primero: el estudio de precisión del bosón de Higgs. Sabemos que existe; no sabemos con exactitud cómo se comporta en todos los canales de desintegración posibles, algunos de ellos extremadamente raros. El HL-LHC podría desvelar si el Higgs se comporta exactamente como predice el Modelo Estándar, o si hay pequeñas desviaciones que apuntan a física más allá de él. Segundo: la búsqueda de partículas de supersimetría en rangos de masa que el LHC no ha podido explorar con suficiente estadística. Tercero: la detección de partículas de Higgs inusuales, predichas por extensiones teóricas como los modelos de Higgs doble o el sector oscuro.

La pregunta no es si el HL-LHC tiene más potencia. Es si la naturaleza ha dejado algo visible justo en el umbral estadístico que ahora, por primera vez, podremos cruzar.

Lo que ningún acelerador puede garantizar

Conviene ser precisos sobre un punto que la cobertura mediática tiende a omitir. El HL-LHC abre el espacio estadístico para que aparezca nueva física, pero no promete que aparecerá. El Modelo Estándar podría seguir resistiendo. La supersimetría podría seguir sin aparecer, esta vez en el rango de masas bajas. Los WIMPs podrían continuar ausentes. La historia de la física de partículas está llena de momentos en que la máquina más potente del mundo confirmó que lo que ya teníamos era correcto. Y eso también es ciencia, aunque no sea lo que uno espera leer en un titular. La diferencia entre un instrumento y un hallazgo es la diferencia entre una red más fina y los peces que hay en el mar. El HL-LHC construye la red más fina que hemos tenido. Los peces los decide la realidad.

El Modelo Estándar ha resistido décadas de embates experimentales. Si el HL-LHC lo hace temblar, será el principio de una revolución. Si no, tendremos la confirmación más precisa de la teoría física más exitosa de la historia. En ningún caso habremos perdido el tiempo.

La pregunta real no es si el HL-LHC encontrará algo. Es si el Modelo Estándar tiene grietas lo suficientemente grandes como para que diez veces más colisiones las hagan visibles. Eso no lo decide ningún ingeniero ni ningún físico teórico: lo decide la naturaleza. Y la naturaleza lleva guardando ese secreto, pacientemente, desde el Big Bang.