Seguritat dels experiments de colisió de partícules d'alta energia

Archiu:Caps block 0 Higgs-event.jpg

Una colisió de partícules simulada en el LHC

La seguritat de les colisions de partícules d'alta energia va ser un tema d'ampli debat i interés durant l'época en que es varen construir i varen posar en marcha el Colisionador Relativiste de Ions Pesats (RHIC) i, més tart, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), actualment l'accelerador de partícules més gran i potent del món. Va sorgir la preocupació de que estos experiments d'alta energia -dissenyats per a produir noves partícules i formes de matèria- pogueren crear estats nocius de la matèria o inclús escenaris catastròfics. Les acusacions varen aumentar a mida que s'acostava la posada en marcha de el LHC, entre 2008 i 2010. Entre els perills alegats figuraven la producció de microagujeros negres estables i la creació de partícules hipotètiques denominades strangelets, i estes qüestions es varen analisar en els mijos de comunicació, en Internet i, en ocasions, en els tribunals.

Per a fer front a estes preocupacions en el context de el LHC, el CERN va encarregar a un grup de científics independents que revisara estes hipòtesis. En un informe publicat en 2003, varen aplegar a la conclusió de que, de la mateixa manera que els actuals experiments de partícules com el RHIC, les colisions de partícules de el LHC no suponen cap amenaça concebible. En 2008 es va publicar una segona revisió de les proves encarregada per el CERN. L'informe, preparat per un grup de físics afiliats a el CERN pero no implicats en els experiments de el LHC, va reafirmar la seguritat de les colisions de el LHC a la llum de les noves investigacions realisades des de l'evaluació de 2003.Va ser revisat i aprovat per un comité de el CERN de 20 científics externs i pel Comité Eixecutiu de la Divisió de Partícules i Campos de la Societat Americana de Física,i posteriorment va ser publicat en el Journal of Physics G per l'Institut de Física del Regne Unit, que també va aprovar les seues conclusions.

L'informe descartava qualsevol escenari catastròfic en el LHC, senyalant que les condicions físiques i els events de colisió que existixen en el LHC, el RHIC i atres experiments ocorren de forma natural i rutinària en l'univers sense conseqüències perilloses,incloent els rajos còsmics d'ultra alta energia observats que impacten en la Terra en energies molt superiors a les de qualsevol colisionador fet per l'home.

Antecedent

Archiu:Construction of caps block 40 at caps block 41 .jpg

El detector CMS de el LHC

Els colisionadores de partícules són un tipo d'accelerador de partícules utilisat pels físics com a ferramenta d'investigació per a comprendre aspectes fonamentals de l'univers. L'anàlisis dels subproductes d'estes colisions proporciona als científics proves fefaents de l'estructura del món subatòmic i de les lleis de la naturalea que ho rigen. Estes només es manifesten a altes energies i durant periodos de temps molt breus, per lo que poden ser difícils o impossibles d'estudiar per atres mijos.

Pels alts nivells d'energia implicats, a voltes ha sorgit en l'opinió pública la preocupació de si estes colisions són segures o si, per la seua extrema energia, podrien desencadenar problemes o conseqüències imprevista.

Eixemples de colisionadores

Les preocupacions es varen fer notar durant la construcció del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que va començar a funcionar en 2008, és el complex accelerador de partícules més gran i de major energia del món, destinat a colisionar fas oposts de protones o núcleus de plom en una energia cinètica molt elevada.Va ser construït per l'Organisació Europea per a l'Investigació Nuclear (CERN) prop de Ginebra, en Suïssa. L'objectiu principal de el LHC és explorar la validea i les llimitacions del Model Estàndar, l'actual marc teòric de la física de partícules. Les primeres colisions de partícules en el LHC varen tindre lloc poc despuix de la seua posada en marcha, en novembre de 2009, a energies de fins a 1,2 TeV per fes.El 30 de març de 2010 es varen produir les primeres colisions previstes entre dos fas de 3,5 TeV, que varen establir un atre nou récort mundial de colisions de partícules artificials de major energia.En 2012 l'energia del fes es va incrementar a 4 TeV, despuix de les actualisacions de 2013 i 2014 les colisions de 2015 i 2016 es varen produir a una energia de 6,5 TeV per protón.

Preocupacions similars s'havien plantejat anteriorment en el context del Colisionador Relativiste de Ions Pesats, en Frank Close, professor de física de l'Universitat d'Oxford, comentant en eixe moment que "la possibilitat de [creació de strangelet] és com guanyar el premi major de la loteria 3 semanes seguides; el problema és que la gent creu que és possible guanyar la loteria 3 semanes seguides".

Colisionador Relativiste de Ions Pesats

En relació en l'accelerador de partícules RHIC varen sorgir preocupacions sobre possibles conseqüències adverses.Despuix d'estudis detallats, els científics varen aplegar a conclusions com que "més allà de tot dubte raonable, els experiments en ions pesats en el RHIC no posaran en perill el nostre planeta" i que existixen "poderoses proves empíriques contra la possibilitat d'una perillosa producció de strangelets".

Ans que el Colisionador Relativiste de Ions Pesats començara a funcionar, els crítics postulaven que l'energia extremadament alta podria produir escenaris catastròfics, com la creació d'un forat negre, una transició a un buit mecànic quàntic diferent (vore fals buit), o la creació de matèria estranya més estable que la matèria ordinària. Estes hipòtesis són complexes, pero moltes prediuen que la Terra es destruiria en un lapsus de temps que oscila entre segons i milenis, depenent de la teoria considerada. No obstant, el fet de que els objectes del sistema solar (per eixemple, la Lluna) hagen segut bombardejats durant mils de millons d'anys en partícules còsmiques d'energies significativament superiors a la de el RHIC i atres colisionadores creats per l'home, sense cap dany per al sistema solar, va ser un dels arguments més cridaners de que estes hipòtesis carien de fonament.

L'atre gran tema de controvèrsia va ser l'exigència dels crítics de que els físics exclogueren raonablement la provabilitat de que es produïra tal escenari catastròfic. Els físics són incapaços de demostrar les llimitacions experimentals i astrofísiques de la provabilitat zero de successos catastròfics, ni que demà la Terra siga colpejada per un raig còsmic de el "dia del juí final" (només poden calcular un llímit superior per a la provabilitat). El resultat serien els mateixos escenaris destructius descrits anteriorment, encara que òbviament no causats pel ser humà. Segons este argument dels llímits superiors, el RHIC seguiria modificant la possibilitat de supervivència de la Terra en una cantitat infinitesimal.

En relació en l'accelerador de partícules RHIC, tant els mijos de comunicaciócom els mijos de divulgació científica varen expressar la seua preocupació Martin Rees va indicar que el risc d'un escenari catastròfic en relació en el RHIC era d'a lo manco una possibilitat entre 50 millons.Sobre la producció de strangelets, Frank Close, professor de física de l'Universitat d'Oxford, indica que "la provabilitat de que açò ocórrega és com si et tocara el premi gros de la loteria 3 semanes seguides; el problema és que la gent creu que és possible guanyar la loteria 3 semanes seguides"Despuix d'estudis detallats, els científics varen aplegar a conclusions com que "més allà de tot dubte raonable, els experiments en ions pesats en el RHIC no posaran en perill el nostre planeta" i que existixen "poderoses proves empíriques contra la possibilitat d'una perillosa producció de strangelets".

Història del debat

El debat va començar en 1999 en un intercanvi de cartes en Scientific American entre Walter L. Wagneri F. Wilczek, en resposta a un artícul anterior de M. Mukerjee.L'atenció dels mijos de comunicació es va desplegar en un artícul en el U.K. Sunday Claves del 18 de juliol de 1999 per J. Leake, seguit de prop per artículs en els mijos de comunicació nortamericanes. La controvèrsia va terminar en la seua major part en l'informe d'un comité convocat pel director del Laboratori Nacional de Brookhaven, J. No obstant, l'informe deixava oberta la possibilitat de que els productes d'impacte de rajos còsmics relativistes pogueren comportar-se de forma diferent en transitar per la Terra en comparació als productes "en repòs" de el RHIC; i la possibilitat de que la diferència qualitativa entre les colisions de protones d'alta energia en la Terra o la Lluna poguera ser diferent de les colisions d'or contra or en el RHIC. Posteriorment, Wagner va intentar detindre les colisions a plena energia en el RHIC presentant demandes federals en Sant Francisco i Nova York, pero sense èxit. La demanda de Nova York va ser desestimada pel tecnicisme de que la demanda de Sant Francisco era el fòrum preferit. La demanda de Sant Francisco va ser desestimada, pero en permís per a tornar a presentar-la si es desenrollava i presentava al tribunal informació adicional.

El 17 de març de 2005, la BBC va publicar un artícul en el que donava a entendre que l'investigador Horaţiu Năstase creu que s'han creat forats negres en el RHIC. No obstant, els artículs originals de H. Năstase i l'artícul de New Scientistcitat per la BBC afirmen que la correspondència de la matèria QCD densa i calenta creada en el RHIC en un forat negre és només en el sentit d'una correspondència de la dispersió QCD en l'espai de Minkowski i la dispersió en l'espai AdS5 × X5 en AdS/CFT; en atres paraules, és similar matemàticament. Per lo tant, les colisions RHIC podrien descriure's per mig de matemàtiques rellevants per a les teories de la gravetat quàntica dins de AdS/CFT, pero els fenomens físics descrits no són els mateixos.