Reseña sabatina: “Odisea en el zeptoespacio” de Gian Francesco Giudice

Tras leer la reseña de Tommaso Dorigo, “A Zeptospace Odyssey – Gian Giudice’s Brilliant New Book,” AQDS, Jun 12, 2010, me costó varios meses, pero logré conseguir este estupendo libro sobre física de partículas en el LHC del CERN. Preparé un borrador de una reseña, pero no apareció en este blog (muchos de mis borradores corren la misma suerte). En aquel momento pensé que estaría muy bien que este libro fuera traducido al español, pero que eso nunca ocurriría. Nadie estaba interesado entonces en la física de partículas. Sin embargo, los neutrinos superlumínicos de septiembre de 2011 y el descubrimiento del Higgs en julio de 2012 han generado tal revuelo mediático que la física de partículas ya forma parte de los temas imprescindibles en la divulgación en español. Y como tal, la traducción de este libro era una necesidad. Luis Álvarez-Gaumé y Juan José Gómez Cadenas han luchado contra viento y marea para ello. Al final el libro ha visto la luz gracias a la plataforma de divulgación JotDown. Si te gusta la física de partículas, no puedes dejar de leer a Gian F. Giudice, “Odisea en el zeptoespacio,” JotDown Books, 2013.

Giudice es un físico teórico experto en supersimetría y su fenomenología que trabaja en el CERN y atesora un índice h de 50 (según ISI’s Web of Science). Gran divulgador, su libro está escrito en 2009, antes del descubrimiento del Higgs, y antes de las primeras colisiones en el LHC a finales de 2010, lo que no quita que aún siga de actualidad. Máxime cuando el libro nos describe en detalle el funcionamiento del LHC para colisiones a 14 TeV c.m. que se iniciarán (con suerte) en 2015 (hasta ahora la máxima energía ha sido de 8 TeV c.m.). Por ello auguro que la parte sobre el LHC en este libro ganará actualidad conforme pase el tiempo.

Quizás te lo preguntes, ¿a qué viene eso del zeptoespacio? [Página 15] “El aspecto más fascinante del LHC es su viaje hacia lo desconocido. El LHC actúa como un gigantesco microscopio capaz de visualizar distancias inferiores a unos 100 zeptómetros. El prefijo “zepto” se deriva de “septo” y significa la séptima potencia de 1.000; la “z” sustituye a la “s” para evitar su uso duplicado.” [Pág. 16] “Hasta ahora sólo han tenido acceso al zeptoespacio las partículas elementales y la imaginación desbordada de los físicos teóricos. El LHC será la primera máquina que explore el zeptoespacio.”

Lo que más me gusta del libro es la descripción de la construcción del LHC en la segunda de las tres partes del libro. En su capítulo 6 “El señor de los anillos” nos cuenta Giudice: [Página 144] “Cuando los protones entran por primera vez en el anillo del LHC su energía es de sólo 0,45 TeV.” [Pág. 145] “Cada haz de protones tarda unos 20 minutos en alcanzar la energía de 7 TeV.” [Pág. 146] “Los protones van casi a la velocidad de la luz: a un 99,9998 por cien de la velocidad de la luz.” [Aquí hay una errata en el libro pues el valor correcto es 99,9999991%; ver el comentario de Amarashiki más abajo]. ”Su energía es 15 veces mayor, pero su velocidad sólo ha aumentado en un 0,0002 por cien. Viajan a sólo 10 km/h menos que a la velocidad de la luz. El haz de protones no es uniforme como un caudal de agua, sino que los protones van más bien en racimos, como el agua que gotea de un grifo mal cerrado. Cada racimo contiene 100.000 millones de protones. Cuando el LHC está totalmente cargado, hay 2.808 racimos que giran alrededor del anillo. Cada haz mide unos 10 cm de largo y 1 mm de ancho (como la mina de un lápiz) cuando entra en el túnel y está a unos 10 metros del siguiente racimo. Cuando se mueven muy rápido los protones se ven aplastados en la dirección del movimiento sin que se modifique su tamaño en la dirección ortogonal. Por tanto, los protones en el LHC parecen discos finos con un grosor 7.000 veces inferior a su ancho, como un crepe de menos de un milímetro, como los crepes de los mejores chefs franceses.”

En su capítulo 7 “Telescopios dirigidos al zeptoespacio” nos habla de la construcción de los grandes detectores ATLAS y CMS del LHC. [Página 168] “ATLAS se construyó con la técnica del “barco en la botella,” en la que cada componente se baja de forma individual y se ensambla en la caverna. En cambio, CMS se construyó y puso a prueba en el laboratorio en la superficie; algo que tuvo varias ventajas, como que el mantenimiento y la instalación son mucho más fáciles. CMS se construyó en 15 grandes rebananadas que descendieron desde la superficie hasta la caverna. El 28 de febrero de 2007 bajó la parte más pesada, de 1.920 toneladas, como una manada de 400 elefantes africanos. Un elemento de 17 x 16 x 13 metros que descendió a una velocidad de 10 metros por hora, más lento que un caracol. Sólo había un espacio de 10 centímetros a cada lado entre el elemento de CMS y las paredes del pozo durante los 100 metros de descenso.”

También nos habla de ATLAS. [Página 168] “Sus dos imanes toroidales extremos pesan cada uno 240 toneladas y tienen un diámetro de 12 metros. Fueron transportados en barco por el Río Rin desde los Países Bajos hasta Estrasburgo, y luego en un convoy especial de camiones a entre 10 y 15 km/h. El itinerario se eligió con sumo cuidado.” [Pág. 169] “La sorpresa vino con el envío del segundo toroide extremo. Cuando el convoy llegó a las Montañas del Jura tenía que pasar por debajo de un puente que no había estado allí cuando se hizo el primer viaje. Hubo que enviar grúas desde el CERN para alzar el imán por encima del puente mientras el camión pasaba por debajo y luego volver a posarlo.” El libro está repleto de anécdotas y curiosidades. “En Lucerna, un automovilista suizo, distraído por el transporte del imán, chocó contra el coche delante de él, produciendo la primera colisión registrada del LHC.”

El libro de Giudice está dividido en tres partes. La primera nos habla de la historia del modelo estándar, con gran número de anécdotas que sorprenderán a muchos (sobre todo a los que no sean aficionados a la historia de esta ciencia). La segunda describe el LHC y su construcción. Y la tercera parte se dedica a la física de partículas en su estado actual y futuro. Los últimos capítulos son los más especulativos, defienden la supersimetría como algo “natural” (la naturalidad como solución al problema de la jerarquía) y las dimensiones extra del espaciotiempo. Tras leer el libro se puede caer en la sensación de que son una necesidad. Quizás un poco más escepticismo respecto a estas teorías hubiera sido más fiel al contenido del resto del libro. Aún así, están muy bien escritos y la lectura es ágil (además hay gran número de ilustraciones que aclaran muchos conceptos).

Permíteme otro extracto del inicio del Capítulo 12 “Explorando el Universo con un microscopio.” [Página 271] “Un error común es pensar que el LHC recrea las condiciones del Universo poco después del big bang. No es así. Esta creencia se debe a la confusión entre los conceptos de energía y temperatura.” [Pág. 272] “Hay una excepción, la colisión de núcleos pesados en el LHC, a la que se dedica sobre todo el experimento ALICE. Durante un lapso de tiempo de 10 billonésimas de billonésima de segundo se alcanza un estado de alta temperatura y alta densidad, reproduciendo unas condiciones similares a las del Universo en sus comienzos.” El capítulo discute el modelo cosmológico de consenso, la materia oscura y la energía oscura. Aunque no me gusta llamar “sustancia” al campo de Higgs, muchos físicos lo hacen. El libro acaba con un optimista [Pág. 298] “el concepto del problema de la naturalidad en la sustancia de Higgs se pondrá a prueba en el LHC y el resultado nos dará alguna indicación a favor o en contra de algunas de las ideas basadas en el multiverso. Un caso más en el que el LHC va justo al meollo de la cuestión: al núcleo de la materia.”

En resumen, el libro me gustó mucho cuando lo leí en inglés y me ha gustado mucho al releerlo en español (por cierto, la traducción es bastante aceptable). Si te interesa la física de partículas te gustará el libro de Giudice. Y si sigues este blog es porque te interesa, así que a qué estás esperando para leer este excelente libro.