La paradoja del acelerador de partículas más grande jamás construido es esta: necesita una cantidad colosal de electricidad, comparable a la que consume una ciudad de varios cientos de miles de habitantes, para estudiar partículas tan diminutas que resultan invisibles e incluso difíciles de imaginar. Esa es la contradicción que envuelve a la máquina científica más compleja creada por el ser humano.
En la frontera franco-suiza, a unos cien metros bajo tierra, un anillo de 27 kilómetros hace circular protones a velocidades extraordinariamente próximas a la de la luz. Durante una fracción de segundo, el sistema es capaz de reproducir condiciones que existieron en el universo primitivo, lo que permite estudiar fenómenos que ayudan a explicar cómo funciona el cosmos.
El consumo energético de todo el complejo del CERN alcanza aproximadamente 1,3 teravatios-hora al año. Esa cifra, según un informe de Science Post, corresponde al conjunto de sus instalaciones y no exclusivamente al Gran Colisionador de Hadrones. El laboratorio opera una compleja red de aceleradores, sistemas criogénicos, instalaciones experimentales y centros informáticos que demandan grandes cantidades de electricidad.
Pero, ¿en qué se emplea realmente toda esa energía y qué conocimientos permite obtener? El complejo científico requiere una infraestructura enorme para mantener sus experimentos en funcionamiento, incluso cuando no hay colisiones, y así estudiar los componentes más pequeños de la materia.
El LHC se extiende a lo largo de 26.659 metros bajo tierra. Foto: CERN
Cuando los protones alcanzan su energía de operación, viajan a una velocidad de aproximadamente 99,9999991% de la velocidad de la luz y recorren los casi 27 kilómetros de circunferencia del acelerador unas 11.000 veces por segundo. Pero acercarse a ese límite no implica que cada fracción adicional de velocidad exija simplemente "más potencia". La física relativista establece que, cuanto más se aproxima una partícula con masa a la velocidad de la luz, más energía se necesita para incrementar su energía, mientras que su velocidad cambia cada vez menos. Por eso los protones pueden alcanzar energías enormes sin llegar nunca a la velocidad de la luz.
En el interior del acelerador circulan dos haces de protones en sentidos opuestos. Los campos magnéticos mantienen cada haz en su trayectoria, mientras que otros sistemas los aceleran hasta alcanzar las energías necesarias. Finalmente, los haces se hacen cruzar en puntos concretos donde se producen las colisiones estudiadas por los grandes experimentos del LHC.
El consumo eléctrico del LHC tampoco permanece constante durante todo el año. El acelerador alterna periodos de funcionamiento con paradas técnicas destinadas al mantenimiento y a la preparación de las instalaciones. Incluso cuando no hay haces circulando, el complejo continúa necesitando electricidad para mantener activos sistemas esenciales, como la refrigeración, la ventilación, la criogenia, los equipos informáticos y otras infraestructuras. Además, una parte importante de la energía asociada a su operación no se destina directamente a acelerar los protones: mantener los imanes superconductores a temperaturas extremadamente bajas, hacer funcionar los sistemas de refrigeración y controlar los haces requiere una infraestructura mucho más amplia que el simple proceso de aumentar la velocidad de las partículas.
El sistema criogénico que mantiene a aproximadamente 1,9 kelvin, unos -271,3 °C, los miles de imanes superconductores del LHC es uno de los grandes consumidores de energía del acelerador. A esa temperatura, los cables fabricados con una aleación de niobio y titanio transportan corrientes muy elevadas sin las pérdidas eléctricas de un conductor convencional, lo que permite mantener los protones en una trayectoria circular con una resistencia eléctrica extremadamente baja.
El CERN también impulsa proyectos de recuperación energética que transfieren el calor residual de sus instalaciones hacia sistemas de calefacción urbana, aprovechando así parte de la energía que normalmente se disiparía.
La infraestructura del LHC busca estudiar las partículas elementales y las fuerzas que rigen su comportamiento. Su mayor hito ocurrió en 2012, cuando los experimentos ATLAS y CMS anunciaron el hallazgo de una partícula compatible con el bosón de Higgs, cuya existencia confirmó el mecanismo del campo de Higgs por el cual ciertas partículas elementales adquieren masa. Ese descubrimiento fue reconocido al año siguiente con el Premio Nobel de Física de 2013, otorgado a Peter Higgs y François Englert por su desarrollo teórico del mecanismo vinculado al origen de la masa de las partículas subatómicas.
El CERN avanza ahora hacia el High-Luminosity LHC (HL-LHC), una actualización de gran envergadura cuyo propósito central es multiplicar la luminosidad, esto es, el número de colisiones disponibles para los experimentos. Con más datos recopilados, los científicos podrán detectar fenómenos extremadamente raros y estudiar con mayor precisión las propiedades del Higgs, pues el hallazgo de esa partícula no cerró la investigación: la meta sigue siendo buscar indicios de física más allá del modelo estándar.
Esta empresa encierra una paradoja: una instalación colosal y de enorme demanda energética dedicada a examinar partículas invisibles. Cada choque dura un instante, pero puede revelar las leyes fundamentales del universo. La electricidad que consume no solo sirve para impulsar protones a velocidades extraordinarias, sino para sostener una de las máquinas científicas más complejas jamás construidas.
Comentarios 0
Súmate a la conversación
Tu comentario es anónimo, pero para evitar bots necesitamos que te registres. Es gratis y toma 30 segundos.
Crear cuenta para comentar Ya tengo cuenta