La respuesta corta es entender el universo. Cada uno de los siete experimentos en el LHC tiene una misión específica, y puede leer un resumen de cada uno aquí. Entre las grandes preguntas que ayudará a responder están:
- ¿De dónde viene la masa? (Este ya está parcialmente respondido y fue responsable del Premio Nobel de Física 2013). Durante mucho tiempo se había predicho que la masa surgió de un campo particular que impregnaba el Universo, y las características de ese campo eran conocidas; Si la predicción era correcta, el LHC debería detectar el campo, y en 2013 se confirmó la predicción y se encontró la masa de la partícula asociada. Esto abre enormes nuevos campos de investigación en física, incluida la investigación de las propiedades de la materia oscura que llena el Universo.
- ¿De qué está hecha la materia oscura? Ningún experimento en LHC responderá directamente a esta pregunta, pero cada experimento arrojará algo de luz al respecto.
- ¿Es el universo supersimétrico? En particular, ¿tiene cada fermión (partícula con giro de medio entero; de manera holgada, de que está hecha la materia) tiene un bosón correspondiente (partícula con giro de entero que lleva una fuerza)?
- ¿Es correcta la teoría de cuerdas? Algunos experimentos en el LHC proporcionarán pruebas sólidas a favor o en contra de las principales teorías de cuerdas actuales. En particular, si vemos el neutralino, será evidencia de algunas teorías de cuerdas, aunque difícilmente concluyentes. Si vemos el neutralino, será un buen candidato para la partícula de materia oscura.
- ¿Se puede formar materia con quarks libres? En el Universo que vemos, los quarks están todos unidos en nucleones: protones, neutrones (tres quarks), mesones (dos quarks) y partículas más exóticas con cuatro o más quarks. Nunca hemos visto un quark libre, pero a temperaturas muy altas pueden existir. Un par de experimentos del CERN los están buscando.
- ¿Cómo era el universo en su primera millonésima de segundo? El LHC recrea las condiciones que se obtuvieron en el Universo cuando tenía una millonésima de segundo de edad, y comprender la física de este entorno nos ayudará a comprender cómo evolucionó el Universo y hacia dónde se dirige.
- ¿Hay universos paralelos? Si es así, ¿se filtra la gravedad de nuestro universo a otros universos? (Esta es una posible explicación de por qué la gravedad es una fuerza tan débil).
- ¿Podemos crear y estudiar mini agujeros negros (solo durarán una pequeña fracción de segundo, pero estudiar sus propiedades nos dirá mucho)?
- ¿Existen los monopolos magnéticos? La teoría los predice, pero nadie ha visto uno.
Muchos más, pero es prácticamente seguro que saldrá un gran descubrimiento de LHC, que nadie ha previsto. Así es la física: cuando exploras nuevos regímenes, y el LHC está mirando un régimen físico que nunca se ha visto, es probable que veas fenómenos inesperados, por lo que observamos.
¿Podría gastarse mejor el dinero? Primero, hablemos sobre cuánto cuesta. La construcción costó $ 4.4 mil millones durante 30 años, con contribuciones de más de 20 países, y sus costos operativos son de aproximadamente $ 1 mil millones / año. Está financiado por los miembros del LHC, que tienen una población combinada de aproximadamente 750 millones de personas. Por lo tanto, a cada uno le cuesta alrededor de $ 6 durante treinta años construirlo y un poco más de un dólar al año para operarlo. Casi puedo garantizar que gasto un dólar de muchas maneras peores que eso cada año. En segundo lugar, ¿alimenta a las personas, resuelve problemas climáticos, repara carreteras, cuida a los pobres o los ancianos? No. ¿Los descubrimientos de LHC conducirán a algo práctico? Claro, solo a partir de la tecnología desarrollada para construir y operar la cosa. Podría argumentar que la red y la tecnología informática por sí solas valen la pena. Por ejemplo, la World Wide Web se desarrolló en el CERN para ayudar a los físicos a compartir datos. ¿Pero a quién le importa? Lo que obtenemos de LHC es ver el primer momento de la creación. Eso vale para ti o no lo es. Este es el siguiente paso en una historia extraordinaria: cómo una colección de seres que viven en un planeta ordinario que orbita una estrella ordinaria en las afueras de una galaxia ordinaria alcanzó más de 14 mil millones de años y los abismos de todo el espacio para ver y comprender el principio de todo.
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- Si redimensionamos a alguien a un tamaño comparable a la longitud de onda de la luz y la iluminamos, ¿lo percibirían como una onda o una partícula?
- La gente dice que cuando se suministra energía a un objeto, su masa aumenta. ¿Cómo se agrega esta masa al cuerpo? ¿Se crean algo así como átomos adicionales, o qué?
Sí, eso vale un dólar.
¿El LHC amenazará al planeta o más allá? Absolutamente no La gente se preocupa por algunas cosas con el LHC: la creación de mini agujeros negros, burbujas de vacío y extraños, entre otros. La preocupación es que crecerán y comerán la Tierra, y por qué detenerse allí. Pero eso no va a suceder, por un par de razones:
- La primera ley de la termodinámica, que está tan cerca de un principio físico inquebrantable como cualquier cosa que conozcamos . Dice que la energía de masa se conserva, lo que significa que no se puede obtener más de un fenómeno de lo que se pone. Se necesitaría una gran cantidad de energía para comer la Tierra, y aunque el LHC tiene una factura eléctrica bastante grande, no es No es tan grande. Yo diría que no se preocupe por eso solo por consideraciones termodinámicas (estamos hablando de muchos órdenes de magnitud aquí).
- Todavía estamos aquí Todos estos fenómenos se producen en el Universo, aunque rara vez y en lugares aislados. Simplemente no podemos estudiarlos allí. Si lo piensas, todo lo que necesitas es que algunos rayos cósmicos se golpeen entre sí en las energías del LHC, y eso sucede todo el tiempo en el Universo, incluso ocasionalmente aquí en la Tierra.
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