China busca construir un colisionador de partículas de $5 mil millones de dólares
Simulación por computadora de una colisión electrón-positrón. Las líneas azules representan parte del detector. Las líneas de diferentes colores son las trayectorias de las partículas creadas en una aniquilación electrón-positrón. Las líneas sólidas representan partículas cargadas, que se curvan en el campo magnético del detector. Las líneas discontinuas representan partículas neutras, que no se ven afectadas por el campo magnético.Crédito: Philippe Plailly/Science Photo Library
China tiene la esperanza de construir un colisionador de partículas de 100 kilómetros llamado Circular Electron Positron Collider (CEPC), por un costo de $5 mil millones de dólares, en un plazo de tres años, superando así al mega-colisionador propuesto por Europa. El objetivo de este colisionador sería medir el bosón de Higgs, una misteriosa partícula que otorga masa a todo, con un detalle exquisito. Esta información podría responder a preguntas fundamentales sobre cómo evolucionó el Universo y por qué las partículas interactúan de la manera en que lo hacen.
El próximo año, la propuesta del CEPC será presentada al gobierno chino para su posible inclusión en el próximo plan quinquenal. Si logra el respaldo del gobierno, la construcción podría comenzar en 2027 y tomaría alrededor de una década, según un informe técnico detallado publicado el 3 de junio1. El informe estima que el colisionador de gran tamaño costaría 36.4 mil millones de yuanes (US$5.2 mil millones), lo que lo haría considerablemente más barato de construir y operar que el Futuro Colisionador Circular (FCC) de Europa, valuado en US$17 mil millones. La construcción de la instalación europea comenzará en la década de 2030 si recibe la aprobación gubernamental.
En su enorme túnel subterráneo, el CEPC chocaría electrones y sus antipartículas, los positrones, a energías extraordinariamente altas para generar millones de bosones de Higgs. La gran cantidad de ellos permitiría a los investigadores estudiar la partícula con un mayor detalle que nunca, según Andrew Cohen, un físico teórico de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong. Al medir el Higgs con más precisión, los investigadores podrán explorar preguntas que van más allá del Modelo Estándar —la teoría líder pero incompleta sobre de qué está hecho el cosmos— como la naturaleza de la materia oscura y por qué hay más materia ordinaria que antimateria en el Universo.
El informe más reciente incluye un detallado diseño de la disposición del acelerador y prototipos de componentes, según el físico Wang Yifang, director del Instituto de Física de Altas Energías de la Academia China de Ciencias (IHEP) en Beijing. También se evalúan tres posibles sitios: Qinhuangdao, Changsha y Huzhou. «Ahora estamos seguros de que esta es una máquina real que podemos construir», afirma Wang.
Muchos de los componentes planeados para la mega máquina de China ya están siendo probados en otras instalaciones del país, según Frank Zimmermann, un físico en CERN, el laboratorio europeo de física de partículas cerca de Ginebra, Suiza. Entre ellos se encuentra el casi completo High Energy Photon Source en Beijing. Dado que China ya alberga un colisionador similar al CEPC, el Beijing Electron Positron Collider, el IHEP podría tener más experiencia en este ámbito que CERN, dice Zimmermann, quien presidió el comité de revisión para el informe técnico de diseño del CEPC y también está involucrado en el FCC. «Han hecho grandes avances», comenta.
Ayuda del extranjero
El informe técnico demuestra que China es capaz de construir el acelerador del CEPC con poca asistencia de investigadores internacionales, según Cohen, miembro del Comité Asesor Internacional del CEPC. «Si quieren construir el acelerador y avanzar, pueden hacerlo». Sin embargo, añade que es probable que China necesite recurrir a la experiencia externa para desarrollar los detectores del colisionador, que no fueron el foco del informe.
Otro desafío que podría enfrentar el CEPC es atraer financiamiento de otros países en medio de tensiones geopolíticas en curso, según Tian Yu Cao, historiador y filósofo de la física de partículas y la teoría cuántica de campos en la Universidad de Boston en Massachusetts. «Creo que habrá una mayor resistencia por parte del Occidente para ayudar a China», opina Cao.
La problemática de asegurar financiación internacional no es exclusiva de China. En mayo, el gobierno alemán anunció que no pagaría su parte del precio de US$17 mil millones del FCC, lo que representó un gran revés para el proyecto.
Sin embargo, Wang está seguro de que el CEPC será un esfuerzo internacional. Señala que investigadores internacionales ya representan entre el 30% y el 50% de los equipos que trabajan en algunas de las enormes instalaciones de física de China, entre ellas el Observatorio de Neutrinos Subterráneo de Jiangmen en Kaiping, que está programado para comenzar a funcionar este año. «Creemos que [el CEPC] será similar», afirma.
Mientras tanto, Wang y su equipo están trabajando en un informe de diseño de ingeniería que detallará la construcción del CEPC. «Estamos tratando de asegurarnos de que estemos totalmente preparados para un proyecto de esta magnitud», comenta Wang.