Veinte años no es nada

Veinte años no es nada. Parece increíble pensar que ya han pasado 22 desde 1990, cuando llegué al CERN, con mi contrato de investigador de plantilla recién estrenado y me incorporé a DELPHI, uno de los grandes experimentos que operaban en la gran industria científica del momento. El LEP.

LEP son las siglas de Large Electron Positron. Era un acelerador circular, de 27 km de longitud, situado a 100 m bajo tierra en la frontera entre Francia y Suiza. Por su interior circulaban electrones y positrones, moviéndose en sentidos opuestos y a velocidades my cercanas a c. LEP empezó a operar en agosto de 1989 y funcionó hasta el 2000. En su primera fase los electrones y positrones se aceleraban hasta algo más de 45 gigaelectron-volts (GeV) por haz. En su fase final, cada haz alcanzaba una energía de 104,5 GeV.

Un electrón-voltio (eV) es la energía que adquiere un electrón cuando atraviesa una diferencia de potencial de 1 voltio. Los electrones que se mueven en las capas más externas de un átomo tienen energías de ligadura del orden de unos pocos eV (es decir, pueden arrancarse del átomo si les aplicamos unos pocos eV de energía). La energía con que los protones y neutrones de un núcleo se agarran entre sí es del orden de unos cuantos millones de eV (MeV). Pero además, es posible expresar la masa de las partículas en unidades de energía, sin más que recordar la ecuacion de Einstein, E = mc2. La masa de un electrón en reposo es de 511 keV (1 keV son 1000 eV). La masa de protones y neutrones es un poco inferior a 1 000 MeV, o 1 GeV (1 GeV son mil millones de eV).

Pues bien, tanto el haz de electrones como el de positrones de LEP alcanzaban, en su fase inicial, una energía de 45,5 GeV. Cuando electrones y positrones chocaban de frente ocurría lo que siempre ocurre cuando materia y antimateria se encuentran. El electrón y el positrón se aniquilan y forman un estado de energía que suma la de ambos, esto es, 91 GeV.

En el LEP, esa energía se condensaba de nuevo en una partícula elemental, el Z, cuya masa iguala a la suma de la energía de los dos haces. El Z no es otra cosa que una especie de fotón con un exceso de esteroides que pesa tanto como un átomo de circonio (un poco menos que un átomo de plata). Se desintegra un instante despúes de formarse y los productos de esa desintegración (electrones, fotones, muones, taus, piones) eran registrados por gigantescos detectores como DELPHI. En LEP se estudiaron las propiedades del Z y de sus dos primos hermanos, los llamados W (que existen en versión positiva, W+ y negativa, W−).