No todo el mundo está totalmente de acuerdo. A algunos teóricos les preocupa que este enfoque sólo produzca más falsas alarmas del colisionador: más puntos vacilantes en los datos, como “protuberancias de dos sigma”, llamados así por su bajo nivel de certeza estadística. Generalmente se trata de casualidades que eventualmente desaparecen con más datos y análisis. A Koren le preocupa que esto suceda aún más con una técnica tan abierta: “Parece que quieren tener una máquina que encuentre más protuberancias de dos sigma en el LHC”.
Nachman me dijo que recibió muchas críticas; Dice que un físico experimentado le dijo: “Si no tienes un modelo particular en mente, no estás haciendo física”. Las búsquedas basadas en modelos específicos, dice, han sido sorprendentemente productivas (señala el descubrimiento del bosón de Higgs como un excelente ejemplo), pero no tienen por qué ser el final de la historia. “Dejemos que los datos hablen por sí solos”, afirma.
Construyendo máquinas más grandes
Una cosa que a los físicos de partículas les gustaría mucho en el futuro es una mayor precisión. El problema con los protones es que cada uno de ellos es en realidad un conjunto de quarks. Aplastarlos es como una pelea subatómica por comida. Chocar partículas indivisibles como electrones (y sus antipartículas, positrones) entre sí da como resultado colisiones mucho más limpias, como las que tienen lugar en una mesa de billar. Sin este desorden, los investigadores pueden realizar mediciones mucho más precisas de partículas como el Higgs.
Un colisionador electrón-positrón produciría tantos bosones de Higgs de forma tan limpia que a menudo se lo denomina “fábrica de Higgs”. Pero actualmente no existen colisionadores electrón-positrones que tengan ni de lejos las energías necesarias para sondear el Higgs. Una posibilidad en el horizonte es el Futuro Colisionador Circular (FCC). Sería necesario cavar un anillo subterráneo con una circunferencia de 90 kilómetros (55 millas), tres veces el tamaño del LHC, en Suiza. Ese trabajo probablemente costaría decenas de miles de millones de dólares, y el colisionador no se encendería hasta casi 2050. Hay otras dos propuestas para colisionadores de electrones y positrones a más corto plazo en China y Japón, pero las cuestiones geopolíticas y presupuestarias, respectivamente, las hacen imposibles. perspectivas menos atractivas.
D. Lucchesi et al.
A los físicos también les gustaría avanzar hacia energías superiores. “La estrategia literalmente nunca nos ha fallado”, dice Homiller. “Cada vez que hemos pasado a energías superiores, hemos descubierto una nueva capa de la naturaleza”. Será casi imposible hacerlo con los electrones; Debido a que tienen una masa tan baja, irradian alrededor de un billón de veces más energía que los protones cada vez que giran alrededor de un colisionador. Pero según el plan del CERN, el túnel de la FCC podría reutilizarse para colisionar protones a energías ocho veces mayores que las posibles en el LHC, dentro de unos 50 años. “Es fantástico y completamente sólido desde el punto de vista científico”, afirma Homiller. “Creo que el CERN debería hacerlo”.
¿Podríamos llegar a energías superiores más rápido? En diciembre, el aliteradamente denominado Panel de Priorización de Proyectos de Física de Partículas (P5) presentó una visión para el futuro cercano de este campo. Además de abordar prioridades urgentes como la financiación continua para la actualización del HL-LHC y los planes para telescopios para estudiar el cosmos, P5 también recomendó perseguir un “disparo a muones”, un plan ambicioso para desarrollar tecnología para colisionar muones.
La idea de un colisionador de muones ha atormentado a los físicos debido a su potencial para combinar altas energías y, dado que las partículas son indivisibles, colisiones limpias. Parecía fuera de su alcance hasta hace poco; Los muones se desintegran en sólo 2,2 microsegundos, lo que hace que sea extremadamente difícil trabajar con ellos. Sin embargo, durante la última década, los investigadores han logrado avances y han demostrado que, entre otras cosas, debería ser posible gestionar la turbulenta nube de energía causada por los muones en descomposición a medida que se aceleran alrededor de la máquina. Los defensores de un colisionador de muones también alardean de su tamaño más pequeño (10 millas), su cronograma más rápido (con optimismo, ya en 2045) y la posibilidad de un sitio en los EE. UU. (específicamente, el Laboratorio Nacional Fermi, a unas 50 millas al oeste de Chicago).
Hay muchas advertencias: un colisionador de muones todavía enfrenta serios obstáculos técnicos, financieros y políticos, e incluso si se construye, no hay garantía de que descubra partículas ocultas. Pero especialmente para los físicos más jóvenes, el respaldo del panel a la investigación y el desarrollo de colisionadores de muones es más que una simple recomendación de política; es una apuesta por su futuro. “Esto es exactamente lo que esperábamos”, dice Homiller. “Esto abre un camino para tener esta frontera apasionante y totalmente diferente de la física de partículas en Estados Unidos”. Es una frontera que él y otros están deseosos de explorar.
Dan Garisto es un periodista independiente de física que reside en la ciudad de Nueva York.