La Singularidad Desnuda

Un universo impredecible de pensamientos y cavilaciones sobre ciencia, tecnología y otros conundros

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Los incidentes del LHC y la inmortalidad cuántica

Posted by Carlos en julio 27, 2009

Observación y función de onda son dos de los elementos de más sinuosa interpretación ontológica en el ámbito de la mecánica cuántica, y sobre los que el debate filosófico no cesa. Son múltiples los experimentos mentales concebidos a colación de la traslación a nivel macroscópico de fenómenos cuánticos en los que los citados conceptos juegan un papel central. El gato de Schrödinger es posiblemente el más conocido a nivel popular, y sobre la base del mismo se han construido escenarios más complejos en los que la participación de observadores adicionales pone a prueba la sutileza de los conceptos mencionados. Por ejemplo, ya comentamos hace tiempo el experimento del amigo de Wigner, una especie de versión matrioshka del gato de Schrödinger en el que se construye una cadena de observadores conscientes en cajas concéntricas, y que pone el acento en la relación entre consciencia y observación. Otro experimento relacionado con este extremo es el denominado suicidio cuántico.

El experimento del gato de Schrödinger

El experimento del gato de Schrödinger

La disposición de este experimento puede variar, pero para simplificar podemos imaginarnos que sustituimos al gato de Schrödinger por el propio Schrödinger, y que observamos el experimento desde su punto de vista. Supongamos por ejemplo que lo que hace Schrödinger es activar un dispositivo que incorpora un generador cuántico de números aleatorios que provocará o no el disparo de un cierto dispositivo letal incluido en la caja. El bueno de Schrödinger tiene una cierta probabilidad de sobrevivir, pero si repite el experimento una y otra vez la ruleta cuántica terminará por tocarle y su existencia tocará a su fin… o no. Y es que de acuerdo con la interpretación de los múltiples universos, cada vez que se activa el dispositivo se produce una ramificación en un universo en el que Schrödinger muere y otro en el que sobrevive. Es únicamente en este segundo universo en el que Schrödinger puede jugar de nuevo, y en el que se produce una nueva bifurcación. Eso quiere decir que existe un universo en el que –para incredulidad de Schrödinger, que llegará a sentirse invulnerable– siempre sobrevive. En este caso se puede hablar apropiadamente de inmortalidad cuántica. Nótese la reminiscencia antrópica del experimento, ya que el razonamiento sobre la propia existencia requiere que se sobreviva al experimento.

LHC black hole

Credit: Ecuador Ciencia

Viene todo esto a cuento de un comentario en Accelerating Future acerca de los nuevos problemas detectados en el LHC y que una vez más provocan un retraso en su puesta en funcionamiento. Concretamente, en esta ocasión se han detectado dos fugas entre el circuito de helio y el aislamiento de vacío, lo que en principio provocará que el reinicio del LHC no se produzca hasta mediados de noviembre. Recordemos que este es el tercer incidente serio que afecta a la fecha de entrada en estado operacional del LHC, tras la explosión de la envoltura criostática de uno de los gigantescos imanes cruadrupolos el 27 de marzo de 2007, y de un escape masivo de helio líquido el 19 de septiembre de 2008. Estos incidentes en modo alguno comprometen la seguridad del LHC, y de hecho no tienen nada que ver con los hipotéticos riesgos existenciales (e.g., creación de microagujeros negros estables, materia extraña, etc.) del mismo, cuidadosamente estudiados y descartados. No obstante, si hay alguien que aún abriga algún temor (o está deseando hacerlo), aquí puede encontrar una fuente adicional de inquietud: si el LHC fuera un dispositivo que desencadenara el Apocalipsis una vez activado, y de ser correcta la interpretación de los múltiples universos de la mecánica cuántica, estaríamos en la misma disposición que Schrödinger en el experimento del suicidio cuántico. Existiría entonces un universo en el que veríamos que el LHC fallaría persistentemente (en los universos en los que no fallara cesaría nuestra existencia). La ocurrencia de nuevos incidentes -tanto más si estos son cada vez más improbables- que continuaran retrasando la plena operatividad del LHC podría hacer que alguien se planteara si no estamos en la línea de universo “afortunada” (eso, y que los ingenieros del CERN serían como los mecánicos de Fernando Alonso, claro).

Si alguien ha llegado a inquietarse realmente con lo anterior, puede reconfortarse en el hecho de que está sujeto a la interpretación de los múltiples universos, de que lo acontecido hasta ahora no entra dentro de lo excepcional, y de que la puesta en marcha del LHC está prevista para otoño de este año, por lo que en el peor caso tenemos todo el verano por delante.

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La búsqueda del bosón de Higgs en el LHC cerca de comenzar

Posted by Carlos en febrero 6, 2008

Hace un par de semanas se procedió al emplazamiento del último componente del CMS (Compact Muon Solenoid), uno de los sensores del LHC que pueden permitir el descubrimiento del bosón de Higgs. El CMS es un dispositivo de 12500 toneladas de peso, cuya finalidad es la detección de muones. Su utilidad en la detección del bosón de Higgs radica en el hecho de que si éste tiene una masa de unos 150 GeV puede decaer en dos bosones Z, cada uno de los cuales decaería a su vez en un muón y un anti-muón. La detección de este tipo de eventos puede proporcionar por lo tanto evidencia clara del bosón de Higgs y de su masa.

Higgs decay
Credit: CERN

El funcionamiento del CMS es sumamente interesante. Se trata básicamente de un detector cilíndrico organizado en diferentes capas de detección: una primera que registrará y detendrá a fotones y electrones, una segunda que dará cuenta de los hadrones, y una tercera a la que sólo pueden llegar neutrinos y muones. La presencia de un fuerte campo magnético provocará que la trayectoria de las partículas cargadas se curve, lo que unido a una red de sensores concéntricos permitirá obtener una indicación de la energía y tipo de la partícula incidente. La imagen inferior muestra un corte transversal del detector, y pulsando sobre el mismo se puede acceder a una animación en flash que muestra la trayectorias de diferentes tipos de partículas en él.

Compact Muon Solenoid

El último componente del CMS que se acaba de situar en posición, 100 metros bajo el suelo, es una especie de tapa del cilindro, con un peso de 1430 toneladas. Ahora queda completar la instalación y de ir todo bien, se podrán tener todos los detectores operativos para abril de este año. La caza está cerca de dar comienzo en el LHC.

CMS final componentCMS last component
Credit: CERN

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Cazar al bosón de Higgs

Posted by Carlos en junio 6, 2007

El bosón de Higgs es una de las piezas de caza mayor que la física de altas energías espera cobrarse a muy corto plazo. Esta partícula es el cuanto de uno de los componentes del campo de Higgs, y resulta fundamental para dar consistencia al modelo estándar: sin él, el modelo es consistente sólo si todas las partículas se mueven a la velocidad de la luz (es decir, no tienen masa). Dado que la experiencia muestra fehacientemente que no es ése el caso, el campo de Higgs es necesario para deshacer el entuerto. En cierto sentido podemos imaginar que este campo es un fluido que permea todo el Universo, y que ofrece una resistencia a las partículas que se mueven en él. Esta resistencia no sería la habitual fricción que hace que un cuerpo en movimiento se detenga eventualmente, sino que constituiría en realidad una amortiguación, esto es, una resistencia a los cambios de velocidad. En resumidas cuentas, proporcionaría inercia (i.e., masa) a las partículas que interaccionaran con él.

Dado que el modelo estándar se derrumbaría como un castillo de naipes si no se detecta el bosón de Higgs, puede entenderse el anhelo de los físicos por verificar experimentalmente su existencia. El límite inferior experimental a su masa es de 114.4 GeV, y con un nivel de confianza del 95%, su masa no es superior a 144 GeV. Estos valores están dentro de lo que se podrá explorar con ayuda del LHC, por lo que pronto se podrá ver si la teoría se reafirma, o entra en serios problemas.

Higgs Decay Simulation

Como es habitual en la caza de este tipo de partículas, la detección del bosón de Higgs se realizará a través del estudio de los residuos de su desintegración. Dado que se producirán cientos de millones de colisiones por segundo, es preciso que se filtren de manera automática los eventos potencialmente interesantes para su posterior estudio detallado. Es una labor muy ardua, de la que podemos hacernos una remota idea gracias a un pequeño juego en flash que proporciona el London Science Museum, y del que JoAnne nos habla en Cosmic Variance. En este juego nos van saliendo una serie de trazas simplificadas de las que tenemos que elegir cinco eventos candidatos, y luego comprobar si realmente se corresponden con la “firma” del bosón de Higgs. ¿Alguien quiso alguna vez jugar a ser físico? Esta es la oportunidad.

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