Una fA�sica italiana, Directora del CERN

Noviembre 2014.- Diecinueve aA�os despuA�s de que un equipo internacional de cientA�ficos anunciara oficialmente en Chicago el descubrimiento del quark top, el A?ltimo componente del actual modelo teA?rico sobre las partA�culas elementales de la materia y sus interacciones que faltaba por detectar., el Laboratorio Europeo de FA�sica de PartA�culas (CERN) anunciaba que ha elegido a la fA�sica italiana Fabiola Gianotti nueva directora general de esta prestigiosa institucional cientA�fica que ya ha cumplido sesenta aA�os. Fabiola Gianotti fue la portavoz del experimento Atlas, uno de los dos grandes detectores del acelerador de partA�culas LHC que anunciaron el descubrimiento del bosA?n de Higgs, en junio de 2012.

En un comunicado oficial hecho pA?blico dA�as atrA?s, Fabiola Gianotti reconoce que a�?Es un gran honor y responsabilidad para mA� el ser seleccionada como prA?xima directora general del CERN tras 15 descollantes predecesores. El CERN es un centro de excelencia cientA�fica y una fuente de orgullo e inspiraciA?n para fA�sicos de todo el mundo. TambiA�n es una cuna de tecnologA�a e innovaciA?n, una fuente de conocimiento y educaciA?n, asA� como un brillante ejemplo de paz y cooperaciA?n cientA�fica mundial. Es la combinaciA?n de todo esto lo que convierte en A?nico el CERN, un lugar que hace mejores cientA�ficos y mejores personas. Me comprometo completamente a mantener la excelencia del CERN en todos sus atributos, con la ayuda de todos, incluyendo el Consejo, el personal y los usuarios de todo el mundoa�?.

Volviendo al quark top, la esperada confirmaciA?n de este hallazgo se produjo tras examinar las trazas de cincuenta millones de colisiones protA?n-antiprotA?n, en el acelerador de partA�culas TevatrA?n, del Fermilab (Fermi National Acelerator Laboratory), en Chicago. El descubrimiento del quark top es el mA?s importante en este campo desde que el Nobel Carlo Rubbia y otros cientA�ficos encontraran en 1983 las partA�culas W y Z, en el Laboratorio Europeo de FA�sica de PartA�culas (CERN). La detecciA?n del quark top representa la confirmaciA?n del Modelo EstA?ndar, teorA�a que divide en doce las partA�culas elementales de la materia. Este marco teA?rico fue postulado por el investigador Murray Gell-Mann, del Instituto TecnolA?gico de California. Propuso que toda la materia estA? compuesta por combinaciones de seis quarks y un juego paralelo de otras partA�culas, con una masa menor, denominadas leptones.

Ambas familias de la materia interactA?an entre sA� mediante las fuerzas electrodA�bil, nuclear fuerte y gravitatoria. Desde hace dieciocho aA�os, cuando fue encontrado el A?ltimo quark , tambiA�n por un equipo multidisciplinario de cientA�ficos del Fermilab, se habA�a fracasado de forma reiterada en todos los intentos por detectar el A?ltimo ladrillo de la materia. Esta situaciA?n llevA? a los fA�sicos teA?ricos a una incertidumbre permanente, ahora despejada, ya que sin el quark top no se sustentaba el Modelo EstA?ndar.

Para el descubrimiento del quark top , se emplearon rayos de materia y partA�culas de antimateria (protones y antiprotones) chocando a energA�as combinadas de casi dos millones de millones de electrA?n/voltios (El electrA?n/voltio es una unidad de energA�a). De las bolas de fuego microscA?picas generadas por estas colisiones y sus aniquilamientos resultantes, se crearon nuevas partA�culas y se considerA? que media docena de ellas contenA�a evidencia de quarks top . Con ese logro, anunciado en abril de 1994, los fA�sicos habA�an descubierto la totalidad de los seis quarks contemplados en el Modelo EstA?ndar: los quarks up y down al interior de los protones y neutrones de nA?cleos ordinarios de los A?tomos, asA� como los quarks charm , strange , top y bottom que solamente existen en condiciones extremadamente calientes, como las que se dieron durante el evento a partir del cual los cientA�ficos sostienen que se creA? el Universo.

Desde el mes de agosto de 1992 hasta mayo de 1993 se registraron hasta 16 millones de colisiones, pero tan solo en doce de ellas se pudo detectar la presencia del quark top . Esta docena de huellas , aunque inequA�vocas, eran desde el punto de vista estadA�stico insuficientes. Por este motivo, los cientA�ficos del Fermilab anunciaron con cautela el resultado de su experimento.

El TevatrA?n fue construido con este fin y durante el A?ltimo aA�o ha mejorado su rendimiento en un factor tres. Por su parte, el secretario de EnergA�a de Estados Unidos, Hazel R. O Leary, seA�alA? entonces que gracias a una de las herramientas de investigaciA?n mA?s potentes del mundo, los cientA�ficos del Fermilab han contribuido, una vez mA?s y de forma decisiva, al entendimiento humano de los fundamentos del Universo.

Cuando la comunidad cientA�fica conociA? este avance, recordA? que el gran reto de la fA�sica era el hallazgo de otra partA�cula, el bosA?n de Higgs , que permitirA? explicar el origen de la masa. Este desafA�o serA�a abordado por el futuro acelerador Large Hadron Collider (LHC) del CERN.

Con la confirmaciA?n de la existencia del quark top , los fA�sicos han descubierto los seis quarks contemplados en el Modelo EstA?ndar, teorA�a que divide en doce las partA�culas elementales de la materia: los quarks up y down al interior de los protones y neutrones de nA?cleos ordinarios de los A?tomos, asA� como los quarks charm , strange , top y bottom que solamente existen en condiciones extremadamente calientes, como las que se dieron durante el evento a partir del cual los cientA�ficos sostienen que se creA? el Universo.

SegA?n la teorA�a del Big Bang o la Gran ExplosiA?n, que explica el origen del Universo, en las primeras etapas se forman los quarks (partA�culas no integradas por otras menores), los electrones, las ondas de luz y probablemente otro tipo de partA�culas exA?ticas. No se conocen realmente las leyes fA�sicas que gobernaban en las enormes temperaturas que habA�a en ese momento (del orden de miles de millones de grados). Esta fase durA? por mucho una milA�sima de segundo.

Luego los quarks se combinaron en grupos de a tres para formar los protones y los neutrones, que difieren por la cantidad de carga. La antimateria, que puede aniquilar la materia ordinaria para producir energA�a pura, fue muy abundante.

Luego la antimateria aniquilA? la mayorA�a de materia y emitiA? energA�a en forma de luz. Una cantidad de materia ordinaria sobreviviA? para formar el universo de hoy. Esa cantidad es tan pequeA�a que hay mil millones de partA�culas de luz (fotones) por cada protA?n que ahora vemos.