El Hadrón y el Tevatrón, testimonios de que “Dios no juega a los dados”.

Cayetano Acuña Vigil

El Tevatrón y el Hadrón son dos dispositivos que están permitiendo la realización de experimentos en física cuántica, el primero es el acelerador de partículas circular del Fermilab ubicado en Batavia, Illinois (Estados Unidos) y el segundo localizado cerca de Ginebra en la frontera franco suiza, ambos tienden a enfrentar el problema de la medición en física cuántica y la noticia de que se va a desactivar el Tevatron instalado en Estados Unidos pone en actualidad este tema y reactiva nuestra referencia a los trabajos en filosofía de la mente.

 Acelerador de partículas del Fermilab.

Aunque las predicciones básicas de la mecánica cuántica han sido confirmadas extensivamente por experimentos muy precisos, algunos científicos consideran que algunos aspectos del entendimiento que ésta proporciona son insatisfactorios y requieren explicaciones o interpretaciones adicionales que permitan un reconocimiento más cercano a la intuición de los resultados de los experimentos.

Comúnmente existen diversas interpretaciones de la mecánica cuántica, cada una de las cuales en general afronta el problema de la medida de manera diferente. De hecho si el problema de la medida estuviera resuelto totalmente no existirían algunas de las interpretaciones rivales. En cierto modo la existencia de diferentes interpretaciones refleja que no existe un consenso sobre como plantear precisamente el problema de la medida.

El gran problema lo constituye el proceso de medición. En mecánica cuántica el proceso de medición altera de forma incontrolada la evolución del sistema. Cuando se mide se pone en marcha un proceso que es indeterminable a priori, lo que algunos denominan azar, ya que habrá distintas probabilidades de medir distintos resultados. Esta idea fue y es aún objeto de controversias y disputas entre los físicos, filósofos y epistemólogos. Uno de los grandes objetores de esta interpretación fue Albert Einstein, quien a propósito de esta idea dijo su famosa frase "Dios no juega a los dados".

Independientemente de los problemas de interpretación, la mecánica cuántica ha podido explicar esencialmente todo el mundo microscópico y ha hecho predicciones que han sido probadas experimentalmente de forma exitosa, por lo que es una teoría unánimemente aceptada. Sin embargo el concepto de realidad física ha tocado fondo en el mundo atómico, a partir de 1905 con la teoría de la relatividad los conceptos de espacio y tiempo cambiaron radicalmente.

Shahen Hacyan en su libro Física y Metafísica del espacio y tiempo [1] mostro que todavía los conceptos de espacio y tiempo no pueden definirse en forma definitiva, y que la misma noción de realidad carece del sentido que se le asigna comúnmente.

El autor describe la nueva realidad revelada por la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica, y sitúa los conocimientos más recientes de la física en el esquema filosófico que Kant desarrolló un siglo antes del descubrimiento de los átomos. Con este propósito, señala el hecho de que la física moderna es compatible con las tesis kantianas, particularmente la interrelación entre observador y mundo sensible, y la concepción del espacio y el tiempo como formas de percepción.

También es pertinente, en este contexto, recordar el libro de uno de los más notables físico-matemáticos de la actualidad, Roger Penrose, La mente nueva del Emperador, [2] en el cual recorre la teoría de la relatividad, la mecánica cuántica, y la cosmología, no obstante que su interés principal radica en lo que se denomina “el problema mente cuerpo”, para sustentar su tesis de que lo que nos impide aprender el concepto de “mente” en términos físicos y lógicos, es nuestra actual incomprensión de las leyes fundamentales de la física.

Con estos dos dispositivos es que se está en la dirección de encontrar respuestas a este problema. Como ya lo señale en este contexto el Tevatrón y el Hadrón son dos dispositivos que están permitiendo la realización de experimentos en física cuántica que tienden a enfrentar este problema, y la noticia de que se va a desactivar el Tevatron instalado en Estados Unidos pone en actualidad este tema y reactiva nuestra referencia a los trabajos en filosofía de la mente.

Penrose sostiene que la mente consciente no puede trabajar como una computadora, ni siquiera pese a que mucho de lo que realmente interviene en la actividad mental podría hacerlo.

Información técnica sobre estos dispositivos.
 El Tevatrón ha sido reemplazado por el Gran Colisionador de Hadrones, localizado cerca de Ginebra, que está diseñado para funcionar con energías hasta siete veces superior. Los dos aceleradores han estado en una carrera para encontrar la evidencia inequívoca de que el bosón de Higgs, una partícula elemental hipotética cuya existencia podría ayudar a clarificar y confirmar la teoría actual de la física de partículas.

La noticia al respecto señala que se viene el cierre del Tevatron debido a razones financieras. Es lamentable ver el final de una época de experimentos de partículas de alta energía en Estados Unidos que define el umbral de nuestra comprensión de la materia.

El GCH del CERN está a la búsqueda del bosón de higgs partícula teórica que explicaría el origen de la masa y que de ser observada podría unificar en una solo teoría las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza. Debido a la manía del homo sapiens en divinizar todo lo que aún no conoce el bosón de Higgs es conocida también como la partícula dios pues es aún no se ha visto. Stephen Hawking (Oxford, 1942), en cierta ocasión apostó cien dólares a favor de que no se podría ver.

TEVATRÓN es el nombre que recibe el acelerador de partículas circular del Fermilab ubicado en Batavia, Illinois (Estados Unidos). Es un sincrotrón que acelera protones y antiprotones en un anilllo de 6.3 km de circunferencia hasta energías de casi 1 TeV, de donde proviene su nombre [3].

Un acelerador de partículas circular es un tipo de acelerador de partículas en el que éstas viajan múltiples veces a lo largo de un circuito de forma circular. Existen dos variantes de aceleradores circulares: los ciclotrones, que constituyen el primer modelo de acelerador construido, y los más modernos sincrotrones, en los cuales se alcanzan energías en el rango de los TeV - inaccesibles a los aceleradores lineales.

Un Ciclotrón es un tipo de acelerador de partículas. El método directo de acelerar iones utilizando la diferencia de potencial presentaba grandes dificultades experimentales asociados a los campos eléctricos intensos. El ciclotrón evita estas dificultades por medio de la aceleración múltiple de los iones hasta alcanzar elevadas velocidades sin el empleo de altos voltajes.

El Sincrotrón es un acelerador de partículas que acelera partículas cargadas inicialmente en un recipiente toroidal.

A diferencia de un ciclotrón que usa un campo magnético constante (que hace que las partículas giren) y un campo eléctrico constante (para acelerar las partículas), y de un sincrociclotrón, el cual varía uno de los dos campos, en el Sincrotrón ambos campos se hacen variar para mantener el camino de las partículas de forma constante, o sea, el radio no varía demasiado. La velocidad máxima a la que las partículas se pueden acelerar está dada por el punto en que la radiación sincrotrón emitida es igual a la energía inyectada.

En el ciclotrón isócrono, se construye un imán tal que el campo magnético es más fuerte cuando está más próximo a la circunferencia que en el centro de la misma, de esta manera se genera un aumento total y se mantiene la revolución a una frecuencia constante. En este dispositivo, un anillo de imanes rodea un tanque en forma de anillo de vacío. El campo magnético se incrementa con las velocidades del protón, las partículas se deben inyectar en un sincrotrón de otro acelerador.

Un HADRÓN (del griego ἁδρός, hadrós, "denso") es una partícula subatómica que experimenta la interacción nuclear fuerte. Puede ser una partícula elemental o una partícula compuesta. Los neutrones y protones son ejemplos de hadrones.

El Gran Colisionador de Hadrones, GCH es un acelerador y colisionador de partículas ubicado en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), cerca de Ginebra, en la frontera franco-suiza. Fue diseñado para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones, de hasta 7 TeV de energía, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el cual es actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce su ruptura a niveles de energía altos.

Dentro del colisionador dos haces de protones son acelerados en sentidos opuestos hasta alcanzar el 99,99% de la velocidad de la luz, y se los hace chocar entre sí produciendo altísimas energías (aunque a escalas subatómicas) que permitirían simular algunos eventos ocurridos inmediatamente después del big bang.

El GHC es el acelerador de partículas más grande y energético del mundo. Usa el túnel de 27 km de circunferencia creado para el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP) y más de 2000 físicos de 34 países y cientos de universidades y laboratorios han participado en su construcción.

[1] Shahen Hacyan .2004. Física y Metafísica del espacio y tiempo, Editorial: Fondo De Cultura Económica, Págs. 213

[2] Roger Penrose. La mente nueva del emperador: 

[3] [El electronvoltio (símbolo eV), es una unidad de energía que toma un electrón cuando es acelerado por una diferencia de potencial de 1 voltio. El Teraelectronvoltio TeV (un ejemplo es el gran colisionador de hadrones, LHC, que logró recientemente trabajar con una energía de 7 Teraelectronvoltios) Dicho valor se obtiene experimentalmente y equivale aproximadamente a. 1,602176462 × 10^-19 J]

Referencias complementarias

Página principal del laboratorio Fermi:
El rival de la máquina de Dios:
Tevatron:
Explicación sobre el Large Hadron Collider:
Nueva física en el Tevatron:
Imagen del LHC:
Hadron Collider: