El día que no se acabó el mundo

Esto es lo que no sucedió el 10 de septiembre:

El mundo no se acabó. La puesta en marcha del más grande y poderoso acelerador de partículas del mundo, cerca de Ginebra, Suiza, no desató la creación de un agujero negro microscópico. Y ese agujero negro no comenzó a succionar rápidamente la materia a su alrededor cada vez más velozmente hasta devorar por completo al planeta Tierra, como las noticias sensacionalistas sugirieron que sucedería.

Desde luego, dado que usted está vivo y leyendo este artículo hoy, ya lo sabía. Actualmente, el acelerador, un anillo subterráneo de 8 kilómetros (5 millas) de diámetro, llamado Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider o LHC, en idioma inglés), se encuentra apagado por reparaciones. Pero una vez que la inmensamente poderosa máquina se encienda de nuevo, ¿existe alguna posibilidad de que el escenario apocalíptico descripto anteriormente pudiese ocurrir?
"En realidad, nunca hubo peligro alguno por el acelerador, pero ¡es claro que eso no logró que la gente dejara de especular sobre lo que hubiera pasado!", dice Robert Johnson, un físico del Instituto de Física de Partículas de Santa Cruz (Santa Cruz Particle Physics Institute, en idioma inglés) y miembro del equipo científico del Telescopio Fermi de Rayos Gamma de la NASA, el cual fue lanzado al espacio en junio para estudiar la radiación gamma de varios fenómenos, incluyendo posibles agujeros negros en evaporación.

Hay varias razones que pueden explicar por qué el mundo no se acabó el 10 de septiembre y por qué el Gran Colisionador de Hadrones no es capaz de causar tal calamidad.

En primer lugar, sí, es cierto que el LHC podría crear agujeros negros microscópicos. Pero, en verdad, no pudo haber creado uno en su primer día de funcionamiento. Esto se debe a que los físicos de la CERN no comenzaron a lanzar haces de protones unos contra otros para crear colisiones de alta energía. El 10 de septiembre fue solamente un operativo de calentamiento. Hasta la fecha, el colisionador todavía no ha producido ningún choque de partículas y, en realidad, no son las partículas sino la extrema energía de las colisiones —hasta 14 teraelectronvoltios— la que podría crear un agujero negro microscópico.
De hecho, una vez que el LHC comience a funcionar de nuevo y a producir colisiones, los físicos estarían fascinados si dicho instrumento creara un agujero negro en miniatura. Esta sería la primera evidencia experimental que apoyaría una teoría elegante pero que aún no ha sido probada y que, hasta la fecha, sigue causando algunas controversias. Es la llamada "teoría del todo", más conocida como Teoría de Cuerdas.

En la teoría de cuerdas, los electrones, los protones, los quarks y todas las demás partículas fundamentales son representadas como diferentes vibraciones de cuerdas infinitesimales que existen en 10 dimensiones: 9 dimensiones espaciales y una dimensión temporal. (Las otras seis dimensiones espaciales están escondidas por una u otra razón, por ejemplo porque se "enrollan" a una escala extremadamente pequeña). Algunos físicos promocionan la elegancia matemática de la teoría de cuerdas y su capacidad de integrar la gravedad con las otras fuerzas de la naturaleza. El ampliamente aceptado Modelo Estándar de la física de partículas no incluye a la gravedad, razón por la cual no predice que el LHC pueda crear un punto gravitacionalmente colapsado —un agujero negro— mientras que la teoría de cuerdas sí lo hace.

Muchos físicos han comenzado a cuestionar la veracidad de la teoría de cuerdas. Pero suponiendo por un momento que es verdadera, ¿qué sucedería cuando nazca un agujero negro en el interior del LHC? La sorprendente respuesta es: "no sucedería demasiado". Aun cuando el agujero negro sobreviviera por más de una fracción de segundo (lo cual muy probablemente no sucedería), es casi seguro que saldría disparado hacia el espacio. "Tendría apenas la masa de aproximadamente cien protones y se movería a una velocidad cercana a la de la luz; de modo que alcanzaría la velocidad de escape con facilidad", explica Johnson. Debido a que el agujero negro en miniatura tendría un tamaño menor que una milésima parte de un protón, su atracción gravitacional sería extremadamente débil, lo que lo haría capaz de filtrarse fácilmente a través de la roca sólida sin que siquiera pudiese llegar a tocar —o a succionar— materia alguna. Desde la perspectiva de algo tan pequeño, los átomos que conforman la roca "sólida" son casi enteramente espacio vacío: el vasto espacio entre los núcleos atómicos y los electrones que los orbitan. De modo que un agujero negro microscópico podría atravesar el centro de la Tierra y salir por el otro lado sin causar daño alguno, con la misma facilidad que podría atravesar algo más de 90 metros (300 pies) de terreno suizo. De cualquier modo, acabaría en el vacío casi absoluto del espacio, donde las probabilidades de tocar y succionar materia que lo hiciera crecer hasta convertirlo en una amenaza son todavía más pequeñas.
En consecuencia, la primera cosa que haría un agujero negro diminuto sería abandonar de manera segura el planeta. Pero hay otras razones, aún más poderosas, por las cuales los científicos creen que el LHC no representa ninguna amenaza para la Tierra. En primer lugar, la mayoría de los científicos considera que un agujero negro creado en el LHC se evaporaría casi con seguridad antes de llegar muy lejos. Stephen Hawking, el físico que escribió Una Breve Historia del Tiempo (A Brief History of Time), predijo que los agujeros negros producen radiación, un fenómeno conocido como Radiación de Hawking. Debido a esta pérdida constante de energía, los agujeros negros finalmente se evaporan. Cuanto más pequeño es el agujero negro, más intensa es la radiación de Hawking, y más rápidamente desaparecerá el agujero negro. Así que un agujero negro mil veces más pequeño que un protón debería desaparecer casi instantáneamente en un rápido estallido de radiación.

"La predicción de Hawking no está basada en la especulativa teoría de cuerdas, sino en principios bien entendidos de la mecánica cuántica y de la física de partículas", dice Johnson.

A pesar de sus fuertes fundamentos teóricos, la radiación de Hawking nunca ha sido observada directamente. Sin embargo, los científicos confían en que un agujero negro creado por el LHC no representaría ninguna amenaza. ¿Cómo pueden estar tan seguros? Gracias a los rayos cósmicos. Miles de veces por día, rayos cósmicos de alta energía colisionan contra las moléculas del aire de la atmósfera terrestre con una energía, al menos, 20 veces mayor que las colisiones más poderosas que pueda producir el LHC. En consecuencia, si este nuevo acelerador pudiese crear agujeros negros que devoraran la Tierra, los rayos cósmicos ya lo hubieran hecho miles de millones de veces a lo largo de la historia de la Tierra.

Y, sin embargo, aquí estamos. ¡Que comiencen las colisiones!