¿Cuál es el propósito del International Linear Collider (ILC)? ¿Qué nuevos descubrimientos nos pueden traer?

El ILC es un próximo colisionador de partículas de alta energía propuesto. Si se construye, colisionará electrones y positrones a la energía más alta con la que hemos chocado estas partículas. Los electrones y los positrones son partículas elementales, lo que significa que cuando los colisionan, no se separan en sus componentes como lo hacen los protones del LHC. Esto significa que la energía que se cita es la energía real de las colisiones. En el LHC, la gran mayoría de las colisiones tienen una energía mucho menor. Por ejemplo, en el LHC la pasada ejecución tenía una energía de 8000 GeV, pero hubo muy pocas colisiones con energías de más de 2000 GeV.

Se planea que el ILC funcione a varias energías: 250 GeV, 500 GeV y 1000 GeV. Como tal, no será el colisionador de mayor energía del mundo, pero la energía no es lo único.

El ILC es un colisionador lineal en lugar de un colisionador construido sobre un anillo de almacenamiento circular. Como tal, se parece más a una carrera de resistencia que a una carrera de NASCAR. Cuanto más tiempo tengas que acelerar, más energía tienes. Por lo tanto, el aumento de energía corresponde a extender realmente el acelerador. ¡Creo que la longitud total será de 30 km! Sí, una habitación individual 3000 campos de fútbol de largo. Esto es aproximadamente del tamaño del LHC, que es un túnel circular de 27 km de largo. Entonces, nada más allá de lo que los proyectos actuales de ingeniería civil pueden lograr fácilmente.

El beneficio de colisionar electrones y positrones es que los eventos son inmensamente limpios , lo que significa que se producen muy partículas, unas pocas docenas a unos cientos en un evento típico. En contraste, el LHC produce miles de partículas. Realmente puedes entender lo que está haciendo cada partícula. Esto significa que la ILC podrá medir muy bien las propiedades de las partículas. También puede descubrir partículas que se habían ocultado en el entorno desordenado del LHC. Esencialmente, el fondo (o “ruido” en lenguaje de ingeniería) es mucho más bajo, por lo que la señal a fondo es mucho mejor.

Una de las aplicaciones asesinas de la ILC es poder medir las propiedades del bosón de Higgs al nivel de precisión de varios por ciento. Esto nos permitirá saber realmente si el bosón de Higgs es la partícula que creemos que es.

Otro aspecto de la ILC es que potencialmente puede descubrir materia oscura de una manera mucho más robusta que el LHC.

El estado actual es que el Informe de diseño técnico (TDR) se acaba de completar (hace aproximadamente 5 días) después de una década de trabajo. Este es el documento que especifica todos los detalles que se incluirán en los diseños de ingeniería y construcción.

Actualmente, Japón ha mostrado la mayor iniciativa en la construcción de la ILC. Está en el material de los partidos políticos de los dos principales partidos políticos. ¡No es impactante, un gobierno y una población que realmente se preocupa por la ciencia! Compare eso con los Estados Unidos, que se trata de reducir el futuro de la ciencia y es impactante. Actualmente, Japón dice que necesita una contribución internacional considerable para que el proyecto suceda, no está claro si es una verdadera necesidad o si el gobierno está tratando de medir el nivel internacional de interés. Si Japón da luz verde al proyecto, tomará aproximadamente una década construir el sitio e instalar el acelerador y construir los detectores, lo que significa que las primeras colisiones tendrán lugar lo antes posible a mediados de la década de 2020.

El gobierno federal de los EE. UU. Actualmente no tiene ningún interés en la ILC, ya que hace varios años ha eliminado el financiamiento para investigación y desarrollo de detectores y aceleradores. También parece escéptico para proporcionar cualquier contribución material hacia la financiación del acelerador. Esencialmente, el Departamento de Energía ha recibido orientación sobre que el Congreso no financiará nada que no sea en territorio estadounidense y, al mismo tiempo, no apoyará ninguna nueva iniciativa importante.

Europa parece potencialmente receptiva a contribuir a una ILC japonesa, pero dado que las actualizaciones del LHC y el futuro del CERN se trazarán, no está garantizado. Además, el CERN también tiene la posibilidad de construir otro colisionador lineal llamado CLIC que comenzaría a mediados o finales de la década de 2030 y tendría entre 1500 y 3000 GeV en energía, por lo que, aunque no compite directamente con el ILC, esto no ha llevado a que el CERN sea más agresivo en el apoyo a la ILC.

Los físicos suponen que el modelo estándar es solo una verdad parcial. El LHC lo completó descubriendo el Bosón de Higgs (y confirmando la existencia del Campo de Higgs, que quizás podría haberse expresado de otra manera).

El LHC podría haber confirmado uno de los pasos más allá del Modelo Estándar, pero hasta ahora no lo ha hecho. Sin partículas supersimétricas.

Además, no hay indicios de que los electrones o quarks tengan componentes, lo que aún es probable, porque la carga del quark es 1/3 o 2/3 de la del electrón.

Todo esto aún se puede encontrar en el LHC reforzado cuando vuelve a funcionar.