![\"\"](\"http:\/\/4.bp.blogspot.com\/_IP-xhn2P2rQ\/ScrfzdIeD_I\/AAAAAAAABAU\/BvTFMCAOwdU\/s400\/slacs.gif\")
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Ahora todos hablamos del LHC. Sin embargo, la historia de los aceleradores no comenz\u00f3 con \u00e9ste moderno y complejo conglomerado de sofisticadas estructuras que hacen posible que visitemos lugares muy lejanos en el “coraz\u00f3n” de la materia. Tendr\u00edamos que recordar al acelerador lineal tambi\u00e9n llamado LINAC (linear acelerator) es un tipo de acelerador que le proporciona a la part\u00edcula subat\u00f3mica cargada peque\u00f1os incrementos de energ\u00eda cuando pasa a trav\u00e9s de una secuencia de campos el\u00e9ctricos alternos.<\/p>\n
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\n \n “El\u00a0generador de Van de Graaff<\/strong>, es un aparato electrost\u00e1tico creado por\u00a0Robert Van de Graaff<\/a>\u00a0y que utiliza una cinta m\u00f3vil para acumular grandes cantidades de\u00a0carga el\u00e9ctrica<\/a>\u00a0en el interior de una esfera met\u00e1lica hueca. Las diferencias de potencial as\u00ed alcanzadas en un generador de Van de Graaff moderno pueden llegar a alcanzar los cinco\u00a0mega<\/a>voltios<\/a>.”<\/p>\n \n \n Mientras que el generador de Van de Graaff proporciona energ\u00eda a la part\u00edcula en una sola etapa, el acelerador lineal y el ciclotr\u00f3n proporcionan energ\u00eda a la part\u00edcula en peque\u00f1as cantidades que se van sumando. El acelerador lineal, fue propuesto en 1924 por el f\u00edsico sueco Gustaf Ising. El ingeniero noruego Rolf Wider\u00f6e construy\u00f3 la primera m\u00e1quina de esta clase, que aceleraba iones de potasio hasta una energ\u00eda de 50.000 eV.<\/p>\n Durante la Segunda Guerra Mundial se construyeron potentes osciladores de radio frecuencia, necesarios para los radares de la \u00e9poca. Despu\u00e9s se usaron para crear aceleradores lineales para protones<\/a> que trabajaban a una frecuencia de 200 MHz, mientras que los aceleradores de electrones<\/a> trabajan a una frecuencia de 3000 MHz.<\/p>\n \n \n El acelerador lineal de protones<\/a> dise\u00f1ado por el f\u00edsico Luis Alvarez en 1946, ten\u00eda 875 m de largo y aceleraba protones<\/a> hasta alcanzar una energ\u00eda de 800 MeV (800 millones). El acelerador lineal de la universidad de Stanford es el m\u00e1s largo entre los aceleradores de electrones<\/a>, mide 3.2 km de longitud y proporciona una energ\u00eda de 50 GeV (50 billones). En la industria y en la medicina se usan peque\u00f1os aceleradores lineales, bien sea de protones<\/a> o de electrones<\/a>.<\/p>\n \n \n El SLAC, ubicado al sur de San Francisco, acelera electrones<\/a> y positrones a lo largo de algo m\u00e1s de tres kil\u00f3metros hacia varios blancos, anillos y detectores ubicados en su finalizaci\u00f3n. Este acelerador hace colisionar electrones<\/a> y positrones, estudiando las part\u00edculas resultantes de estas colisiones. Construido originalmente en 1962, se ha ido ampliando y mejorando para seguir siendo uno de los centros de investigaci\u00f3n de f\u00edsica de part\u00edculas mas avanzados del mundo. El centro ha ganado el premio nobel en tres ocasiones. Y, una vez recordada de manera breve la historia, pasaremos directamente al tema que en realidad nos ha tra\u00eddo aqu\u00ed: \u00a1El descubrimiento de los Quarks!<\/p>\n \n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Y el LHC descubri\u00f3 el Pentaquark<\/p>\n \n Ahora los medios con los que cuentan los f\u00edsicos del LHC son inmensamente m\u00e1s eficaces y est\u00e1n m\u00e1s adelantados que aquellos viejos aceleradores que, sin embargo, fueron los pioneros y los que hicieron posible adquirir conocimientos que nos han tra\u00eddo hasta el moderno LHC.<\/p>\n En 1967 se emprendi\u00f3 una serie de experimentos de dispersi\u00f3n mediante los nuevos haces de electrones<\/a> del SLAC. El objetivo era estudiar m\u00e1s incisivamente la estructura del prot\u00f3n<\/a>. Entra el electr\u00f3n<\/a> de gran energ\u00eda, golpea un prot\u00f3n<\/a> en un blanco de hidr\u00f3geno y sale un electr\u00f3n<\/a> de energ\u00eda mucho menor, pero en una direcci\u00f3n que forma un \u00e1ngulo grande con respecto a su camino original. La estructura puntual dentro del prot\u00f3n<\/a> act\u00faa, en cierto sentido, como el n\u00facleo con las part\u00edculas alfa<\/a> de Rutherford. Pero el problema era aqu\u00ed m\u00e1s sut\u00edl.<\/p>\n \n \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Richard Edward Taylor<\/p>\n \n \n En 1962,\u00a0la Universidad de Stanford, en Menlo Park, California, cedi\u00f3 un terreno (de 172 H\u00e1) situado junto al Campus principal, para la instalaci\u00f3n de un Centro de Altas Energ\u00edas, \u00a0operado por Departamento de Energ\u00eda de la Oficina de la Ciencia de Estados Unidos.<\/p>\n \nEl SLAC es un amplio programa de\u00a0investigaci\u00f3n en f\u00edsica at\u00f3mica y f\u00edsica del estado s\u00f3lido. Hasta el a\u00f1o 2008 fue el acelerador lineal m\u00e1s largo del mundo, con 3,2 km subterr\u00e1neos, situados a 10 metros bajo tierra. Pasa por debajo de una autopista.<\/p>\n<\/blockquote>\n \n “Richard Edward Taylor fue uno de los veintid\u00f3s cient\u00edficos que trabaj\u00f3 intensamente en el acelerador lineal de Stanford (SLAC), en una serie de pruebas experimentales que vinieron a demostrar que los protones<\/a> y los neutrones<\/a> son poseedores de una estructura interna, lo que a su vez confirma las predicciones te\u00f3ricas del neoyorquino Murray Gell-Mann<\/a> (1929- ), acerca de la existencia de los denominados quarks<\/em>.<\/p>\n \n \n Junto con sus colegas de Stanford junto con Jerome I. Friedman y Henry W. Kendall -con los que luego habr\u00eda de compartir el Nobel-, Taylor investig\u00f3 sobre la estructura interna de la materia, en su m\u00ednima expresi\u00f3n, para lo que parti\u00f3 del modelo te\u00f3rico de los quarks<\/a>, postulado por Gell-Mann y -de forma independiente- G. Zweig.<\/p>\n \n \n “El\u00a0gluon<\/strong>\u00a0o\u00a0glu\u00f3n<\/strong>\u00a0(de la voz inglesa\u00a0glue<\/em>\u00a0‘pegamento’, derivada a su vez del lat\u00edn\u00a0gl\u016bten<\/em>\u00a0a trav\u00e9s del franc\u00e9s\u00a0gluer<\/em>\u00a0‘pegar’) es el\u00a0bos\u00f3n<\/a>\u00a0portador de la\u00a0interacci\u00f3n nuclear fuerte<\/a>, una de las cuatro\u00a0fuerzas fundamentales<\/a>. No posee\u00a0masa<\/a>\u00a0ni\u00a0carga el\u00e9ctrica<\/a>, pero s\u00ed\u00a0carga de color<\/a>, por lo que adem\u00e1s de transmitir la interacci\u00f3n fuerte tambi\u00e9n la sufre.<\/p>\n La\u00a0teor\u00eda<\/a>\u00a0que postula la existencia de los gluones<\/a> y describe su din\u00e1mica se denomina\u00a0cromodin\u00e1mica cu\u00e1ntica<\/a><\/a>.”<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n<\/div>\n “En\u00a0f\u00edsica moderna<\/a>, el\u00a0fot\u00f3n<\/strong>\u00a0(en\u00a0griego<\/a>\u00a0\u03c6\u1ff6\u03c2\u00a0ph\u014ds<\/em>\u00a0(gen.<\/a>\u00a0\u03c6\u03c9\u03c4\u03cc\u03c2) ‘luz’, y -\u00f3n) es la\u00a0part\u00edcula elemental<\/a>\u00a0responsable de las manifestaciones\u00a0cu\u00e1nticas<\/a>\u00a0del fen\u00f3meno\u00a0electromagn\u00e9tico<\/a>. Es la\u00a0part\u00edcula portadora<\/a>\u00a0de todas las formas de\u00a0radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica<\/a>, incluidos los\u00a0rayos gamma<\/a><\/a>, los\u00a0rayos X<\/a><\/a>, la\u00a0luz ultravioleta<\/a>, la\u00a0luz visible<\/a>, la\u00a0luz infrarroja<\/a>, las\u00a0microondas<\/a>\u00a0y las\u00a0ondas de radio<\/a>.”<\/p>\n El fot\u00f3n<\/a> tiene una\u00a0masa invariante<\/a>\u00a0cero,\u200b y viaja en el vac\u00edo con una velocidad constante\u00a0 \n \n \n<\/blockquote>\n Tras sus descubrimientos experimentales en el acelerado lineal de Stanford, Taylor perfeccion\u00f3 dicho modelo a\u00f1adi\u00e9ndole la existencia de unas subpart\u00edculas desconocidas hasta entonces, que luego fueron denominadas leptones<\/a><\/em>; adem\u00e1s, introdujo en el modelo te\u00f3rico de Gell-Mann otras part\u00edculas no estructurales, sino de intercambio de fuerza, a las que en Stanford comenzaron a llamar bosones<\/a>.”<\/em><\/p>\n \n \nJames Bjorken.<\/p>\n \n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Richard Feynman y sus diagramas<\/p>\n \n Los dos \u00faltimos p\u00e1rrafos los he tomado prestados de www.mcnbiografias.com., que es lo que se explica de este tema en casi todas partes. Sin embargo, pocos cuentan que, el equipo de Stanford, dirigido por el f\u00edsico del SLAC por Richard Taylor y los otros dos f\u00edsicos del MIT, Jerome Friedman y Henry Kendall, tuvieron la gran suerte de que, Richard Feynman y James Bjorken, metieran sus narices en el proyecto llevados por la curiosidad y como hab\u00edan prestado\u00a0 su energ\u00eda y su imaginaci\u00f3n a las interacciones fuertes\u00a0 y se preguntaban: \u00bfque habr\u00e1 dentro del prot\u00f3n<\/a>?<\/p>\n Ambos, Feynman y Bjorken visitaban con frecuencia Stanford desde su base en el\u00a0 Cal Tech, en Pasadena. Bjorken, te\u00f3rico de Stanford, estaba muy interesado en el proyecto experimental y en las reglas que reg\u00edan unos datos aparentemente incompletos. Estas reglas, razonaba Bjorken, ser\u00edan indicadoras de las leyes b\u00e1sicas (dentro de la “caja negra”) que controlaba la estructura de los hadrones<\/a>.<\/p>\n \n \n No estar\u00eda mal echar una mirada hacia atr\u00e1s en el tiempo y recordar, en este momento, a Dem\u00f3crito que, con sus postulados, de alguna manera ven\u00eda a echar un poco de luz sobre el asunto, dado que \u00e9l dec\u00eda que\u00a0 para determinar\u00a0 si algo era un \u00e1-tomo habr\u00eda que ver si era indivisible. En el modelo de los quarks<\/a>, el prot\u00f3n<\/a>, en realidad, un conglomerado pegajoso de tres quarks<\/a> que se mueven r\u00e1pidamente. Pero como esos quarks<\/a> est\u00e1n siempre ineludiblemente encadenados los unos a los otros, experimentalmente el prot\u00f3n<\/a> aparece indivisible.<\/p>\n \n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Roger Joseph Boscovich\u00a0<\/a><\/p>\n \n<\/blockquote>\n As\u00ed que, acord\u00e9monos aqu\u00ed de que Boscovich dec\u00eda que, una part\u00edcula elemental, o un “\u00e1-tomo”, tiene que ser puntual. Y, desde luego, esa prueba, no la pasaba el prot\u00f3n<\/a>. El equipo del MIT y el SLAC, con la asesor\u00eda de Feynman y Bjorken, cay\u00f3 en la cuenta de que en este caso el criterio operativo era el de los “puntos” y no el de la indivisibilidad. La traducci\u00f3n de sus datos a un modelo de constituyentes puntuales requer\u00eda una sutileza mucho mayor que el experimento de Rutherford.<\/p>\n \n \n \n \n Precisamente por eso era tan conveniente fue tan conveniente para Richard Edward Taylor y su equipo, tener a dos de los mejores te\u00f3ricos del mundo en el equipo aportando su ingenio, agudeza e intuici\u00f3n en todas las fases del proceso experimental. El resultado fue que los datos indicaron, efectivamente, la presencia de objetos puntuales en movimiento dentro del prot\u00f3n<\/a>.<\/p>\n \n \n En 1990 Taylor, Friedman y Kendall recogieron su premio Nobel por haber establecido la realidad de los quarks<\/a>. Sin embargo, a m\u00ed lo que siempre me ha llamado m\u00e1s la atenci\u00f3n es el hecho cierto de que, este descubrimiento como otros muchos (el caso del positr\u00f3n de Dirac, por ejemplo), han sido posible gracias al ingenio de los te\u00f3ricos que han sabido vislumbrar c\u00f3mo era en realidad la Naturaleza.<\/p>\n A todo esto, una buena pregunta ser\u00eda: \u00bfcomo pudieron ver este tipo de part\u00edculas de tama\u00f1o infinitesimal, si los quarks<\/a> no est\u00e1n libres y est\u00e1n confinados -en este caso- dentro del prot\u00f3n<\/a>?\u00a0 Hoy, la respuesta tiene poco misterio sabiendo lo que sabemos y hasta donde hemos llegado con el LHC que, con sus inmensas energ\u00edas “desmenuza” un prot\u00f3n<\/a> hasta dejar desnudos sus m\u00e1s \u00edntimos secretos.<\/p>\n \n \n \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Este es, el resultado ahora de la colisi\u00f3n de protones<\/a> en el LHC<\/p>\n \n Lo cierto es que, en su momento, la teor\u00eda de los Quarks hizo muchos conversos, especialmente a medida que los te\u00f3ricos que escrutaban los datos fueron imbuyendo a los quarks<\/a> una realidad creciente, conociendo mejor sus propiedades y convirtiendo la incapacidad de ver quarks<\/a> libres en una virtud. La palabra de moda en aquellos momentos era “confinamiento”. Los Quarks est\u00e1n confinados permanentemente porque la energ\u00eda requerida para separarlos aumenta<\/em> a medida que la distancia entre ellos crece. Esa es, la fuerza nuclear fuerte<\/a> que est\u00e1 presente dentro del \u00e1tomo y que se encarga de transmitir los ocho Gluones que mantienen confinados a los Quarks.<\/p>\n As\u00ed, cuando el intento de separar a los Quarks es demasiado intenso, la energ\u00eda se vuelve lo bastante grande para crear un par de quark-anti-quark, y ya tenemos cuatro quarks<\/a>, o dos mesones<\/a>. Es como intentar conseguir un cabo de cuerda. Se corta y… \u00a1ya tenemos dos!<\/p>\n \n \n Gell – Mann, Veneziano,\u00a0John Schwarz y\u00a0Edward Witten<\/a>. \u00e9ste \u00faltimo culmin\u00f3 el trabajo de cuerdas unificando todas las teor\u00edas y construy\u00f3 el Modelo de la Teor\u00eda M<\/p>\n \n \n<\/blockquote>\n \u00bfCuerdas? Me parece que estoy confundiendo el principal objetivo de este trabajo y, me quiero situar en el tiempo futuro que va desde los quarks<\/a> de Gell-Mann, hasta las cuerdas de Veneziano y\u00a0 \u00a0y m\u00e1s tarde Witten. Esto de la F\u00edsica, a veces te juega malas pasadas y sus complejos caminos te llevan a confundir conceptos y\u00a0 momentos que, en realidad, y de manera individualizada, todos han tenido su propio tiempo y lugar.<\/p>\n \n \n \u00bfCu\u00e1ntas veces no habr\u00e9 pensado, en la posibilidad de tomar el elixir de la sabidur\u00eda para poder comprenderlo todo? Sin embargo, esa p\u00f3cima m\u00e1gica no existe y, si queremos saber, el \u00fanico camino que tenemos a nuestro alcance es la observaci\u00f3n, el estudio, el experimento… \u00a1La Ciencia!, que en definitiva, es la \u00fanica que nos dir\u00e1 como es, y como se comporta la Naturaleza y, si de camino podemos llegar a saber, por qu\u00e9 lo hace as\u00ed…\u00a1mucho mejor!<\/p>\n emilio silvera<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/commons.wikimedia.org\/wiki\/File:Van_De_Graaff_gen_03.jpg\")
<\/a>![\"\"](\"https:\/\/commons.wikimedia.org\/wiki\/File:Van_De_Graaff_gen_04.jpg\")
<\/a><\/p>\n\n\u00a0 \u00a0 \u00a0Generador de Van de Graaff.\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 El generador sin la esfera de metal.<\/div>\n<\/div>\n\n
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Los\u00a0bosones<\/a><\/strong>\u00a0W y Z son las part\u00edculas mediadoras de la interacci\u00f3n nuclear d\u00e9bil, una de las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza. Son dos tipos de part\u00edculas fundamentales, muy masivas, que se encargan en general de cambiar el sabor de otras part\u00edculas, los leptones<\/a> y los quarks<\/a>.<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0\u00a0Holograma del Fot\u00f3n<\/a><\/div>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/div>\n<\/div>\nSimulaci\u00f3n por computadora de los cuatro experimentos del LHC: ATLAS, CMS, LHCb y ALICE.Cr\u00e9ditos: CERN.<\/div>\n\n
Dem\u00f3crto de Abdera, el fil\u00f3sofo que r\u00ede y hablaba del \u00e1tomo como la parte invisible e indivisible de la materia.<\/div>\n<\/blockquote>\n\n
\n“El mundo eslavo ha contribuido a la ciencia con personajes de la talla de Cop\u00e9rnico, Lovachevski y Mendelejev. No obstante ser poco conocido, Boscovich representa una importante aportaci\u00f3n eslava al conocimiento cient\u00edfico; su teor\u00eda sobre la estructura de la materia es fundamental para la f\u00edsica contempor\u00e1nea.<\/a>“<\/p>\n<\/p>\n\n
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