Qué hace el CERN: la ciencia del LHC explicada

Si tienes muchas preguntas sobre el CERN y el LHC y quieres respuestas, has llegado al lugar adecuado.

Desde la física de partículas, este artículo responde a las preguntas y dudas más habituales sobre el CERN. Incluye algunos consejos. Disfruta del artículo y, si tienes más preguntas, déjalas en los comentarios al final.

El CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, gestiona el mayor laboratorio de física de partículas del mundo. Se encuentra en la frontera entre Francia y Suiza. Su Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es el acelerador de partículas más potente jamás construido. Esta página responde a las preguntas que más se repiten sobre él. Van desde cuándo se fundó y cuánto cuesta hasta si podría crear un agujero negro.

El CERN y el LHC en cifras

Concepto	Dato
Fundación	29 de septiembre de 1954, por 12 Estados europeos
Estados miembros actuales	25, más 11 Estados miembros asociados
Circunferencia del LHC	26 659 m
Energía de colisión del LHC	13,6 TeV (colisiones de protones)
Coste de construcción del LHC (parte del CERN)	4332 millones de francos suizos
Consumo eléctrico del CERN	Unos 1,3 TWh al año, con picos cercanos a 200 MW
Red Mundial de Computación del LHC	Más de 170 centros en 42 países, unos 1,4 millones de núcleos

¿Cuándo se fundó el CERN?

La primera propuesta oficial de un laboratorio europeo de física la presentó el físico francés Louis de Broglie en la Conferencia Cultural Europea de Lausana. Esta se inauguró el 9 de diciembre de 1949. El objetivo era reconstruir la ciencia europea tras la guerra. También se quería repartir el coste creciente de las grandes instalaciones de investigación. En 1952, once gobiernos crearon un consejo provisional y eligieron Ginebra como sede. El Convenio del CERN entró en vigor el 29 de septiembre de 1954. Es la fecha oficial de fundación de la organización.

Los 12 Estados miembros fundadores fueron Bélgica, Dinamarca, Francia, la República Federal de Alemania, Grecia y Italia. Completaban la lista los Países Bajos, Noruega, Suecia, Suiza, el Reino Unido y Yugoslavia. Esta última se retiró en 1961. La construcción comenzó en un nuevo emplazamiento en Meyrin, a las afueras de Ginebra. El primer acelerador del CERN, el sincrociclotrón de 600 MeV, entró en funcionamiento en 1957. El Sincrotrón de Protones de 28 GeV aceleró protones por primera vez en noviembre de 1959. El Sincrotrón de Protones sigue alimentando de partículas al resto del complejo de aceleradores del CERN.

¿Qué ha descubierto el CERN?

• 1973: las corrientes neutras, una predicción clave de la teoría electrodébil, observadas en la cámara de burbujas Gargamelle.
• 1983: los bosones W y Z, portadores de la fuerza débil. Carlo Rubbia y Simon van der Meer compartieron el Premio Nobel de Física de 1984.
• 1989: Tim Berners-Lee propuso la World Wide Web mientras trabajaba en el CERN. La desarrolló con Robert Cailliau y otros a partir de 1990.
• 1995: los primeros átomos de antihidrógeno, producidos en el Anillo de Antiprotones de Baja Energía.
• 2012: el bosón de Higgs, anunciado por los experimentos ATLAS y CMS el 4 de julio.

El quark top, que a veces se atribuye al CERN, se descubrió en 1995 en el Fermilab, cerca de Chicago. Se logró con los experimentos CDF y DZero.

¿Dónde están el CERN y el LHC?

La sede principal del CERN está en Meyrin, en el cantón de Ginebra. El laboratorio se extiende a ambos lados de la frontera entre Francia y Suiza. El LHC ocupa un túnel circular de 26,7 kilómetros, situado de media a unos 100 metros bajo tierra. El anillo pasa por debajo de los dos países.

¿Qué significa CERN?

El acrónimo procede del nombre francés del organismo provisional creado en 1952. Era el Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire. Cuando se constituyó la organización permanente en 1954 pasó a llamarse Organización Europea para la Investigación Nuclear. Aun así se conservó el acrónimo original.

¿Cuánta gente trabaja en el CERN y el LHC?

El CERN emplea a unas 2500 personas (incluido el director general). Son sobre todo físicos, ingenieros, técnicos y personal administrativo que construyen y operan los aceleradores y las infraestructuras. Mucha más gente utiliza el laboratorio de la que trabaja para él. Más de 12 000 científicos de unas 110 nacionalidades, procedentes de institutos de más de 70 países, participan en los experimentos del CERN. Los experimentos los dirigen estas colaboraciones internacionales, que se financian aparte del presupuesto propio del CERN.

¿Cuánto costó el LHC?

Según el CERN, su parte del coste de construcción del LHC fue de 4332 millones de francos suizos. De esa cifra, 3756 millones fueron para la máquina y sus zonas subterráneas. Otros 493 millones fueron la contribución del CERN a los detectores y sus cavernas. Los 83 millones restantes fueron para computación. Los cuatro grandes detectores costaron en total unos 1500 millones de francos suizos. En su mayor parte los pagaron las colaboraciones y sus agencias de financiación. Puede parecer mucho dinero. ¿Merece la pena? Por lo que el LHC ha permitido descubrir, hay buenas razones para pensar que sí.

¿Cuánta electricidad consume el CERN?

El CERN consume unos 1,3 teravatios hora de electricidad al año. Es aproximadamente lo que gastan 300 000 hogares británicos. La demanda alcanza unos 200 megavatios entre la primavera y diciembre, cuando funcionan los aceleradores. En invierno baja a unos 80 megavatios. En su punto máximo, el CERN consume cerca de un tercio de la potencia de la vecina ciudad de Ginebra. Solo el LHC representa unos 600 gigavatios hora al año.

Buena parte de esa energía va al sistema criogénico del LHC. Este consume unos 40 megavatios para mantener los imanes superconductores a 1,9 kelvin. Es una temperatura inferior a la del espacio exterior (consulta por qué el LHC es más frío que el espacio exterior). El CERN se abastece de la red eléctrica francesa, con una subestación suiza como respaldo parcial.

¿Qué hace el CERN?

El CERN estudia los constituyentes básicos de la materia y las fuerzas entre ellos. Sus aceleradores lanzan protones e iones pesados a casi la velocidad de la luz y los hacen chocar. Detectores del tamaño de edificios registran las partículas que salen despedidas. Al comparar esas colisiones con las predicciones del Modelo Estándar de la física de partículas, los físicos ponen a prueba la teoría. También miden sus parámetros. Buscan indicios de algo nuevo, como partículas de materia oscura o fuerzas adicionales.

El LHC es la máquina más conocida. Pero el CERN opera una cadena de aceleradores que también sirven a experimentos más pequeños sobre antimateria, núcleos raros, neutrinos y física de rayos cósmicos. El desarrollo de esas máquinas y detectores ha generado tecnologías derivadas. Se aplican en imagen médica, terapia contra el cáncer con haces de partículas e informática.

¿Cuántos datos generan el CERN y el LHC?

Dentro de los detectores ATLAS y CMS, los paquetes de protones se cruzan con muchísima frecuencia. Pueden producirse hasta unos mil millones de colisiones de protones por segundo. Solo se puede conservar una fracción minúscula. Filtros electrónicos rápidos, llamados triggers o sistemas de disparo, deciden en microsegundos qué colisiones parecen interesantes. Descartan el resto.

Aun así, los volúmenes son enormes. Durante la segunda campaña del LHC, el Centro de Datos del CERN manejó aproximadamente un petabyte, un millón de gigabytes, de datos al día. Los experimentos se prepararon para más de 600 petabytes de almacenamiento en la tercera campaña. El propio Centro de Datos del CERN cuenta con unos 450 000 núcleos de procesador repartidos en 10 000 servidores. El análisis se comparte a través de la Red Mundial de Computación del LHC. Esta conecta más de 170 centros de cálculo en 42 países, con unos 1,4 millones de núcleos y 1,5 exabytes de almacenamiento. Ejecuta más de dos millones de tareas al día.

¿Puede el CERN provocar terremotos, acabar con el mundo, abrir portales a otras dimensiones o fabricar oro?

No. La energía de una colisión en el LHC se concentra en un espacio diminuto, pero en términos absolutos es pequeña. Cada protón que choca lleva aproximadamente la energía cinética de un mosquito en vuelo. La naturaleza produce el mismo tipo de colisión continuamente, y a energías mucho mayores. Ocurre cuando los rayos cósmicos impactan contra la Tierra, la Luna y cualquier otro cuerpo del universo. El grupo de evaluación de seguridad del CERN revisó los riesgos en 2008. Concluyó que las colisiones del LHC no suponen ningún peligro.

En cuanto al oro, los físicos pueden en principio transformar un elemento en otro mediante reacciones nucleares. En 2025 el experimento ALICE informó de que colisiones rasantes de núcleos de plomo habían arrancado tres protones. Así se convirtió brevemente parte del plomo en oro. A lo largo de la segunda campaña del LHC, eso supuso unos 86 000 millones de núcleos de oro, o 29 billonésimas de gramo. Cada núcleo sobrevivió solo una fracción minúscula de segundo.

¿Puede el LHC crear un agujero negro?

No, según la gravedad estándar, que a estas energías es demasiado débil. Algunas teorías especulativas con dimensiones adicionales permiten que se formen agujeros negros microscópicos en las colisiones del LHC. Incluso en esas teorías, tales agujeros negros se evaporarían casi al instante por radiación de Hawking. Lo harían antes de llegar a las paredes del detector. Y si pudieran formarse y fueran estables, los rayos cósmicos llevarían miles de millones de años produciéndolos. La supervivencia de la Tierra, del Sol y de estrellas densas como las estrellas de neutrones descarta cualquier peligro. En los datos del LHC no se ha encontrado ningún indicio de agujeros negros microscópicos.

¿Por qué el CERN tiene una estatua de Shiva?

La estatua de dos metros de Shiva Nataraja, la forma danzante del dios hindú, se inauguró en el CERN el 18 de junio de 2004. Fue un regalo de la India, entregado por el Departamento de Energía Atómica. Conmemora la larga relación del país con el CERN, que comenzó en la década de 1960. La India se convirtió en Estado miembro asociado del CERN el 16 de enero de 2017.

En la tradición hindú, la danza de Nataraja representa el ciclo de la creación y la destrucción. Una placa junto a la estatua cita al físico Fritjof Capra. En la década de 1970 comparó esa danza cósmica con la creación y aniquilación constantes de partículas subatómicas.

¿Cómo se puede visitar el CERN?

El centro de visitantes Science Gateway del CERN, inaugurado en 2023, ofrece exposiciones y talleres gratuitos. La entrada es libre, pero es necesario registrarse. Las visitas guiadas a las instalaciones del CERN se pueden reservar en el sitio web de visitas. Las visitas subterráneas son poco frecuentes. El túnel del LHC nunca está abierto al público, y las cavernas de los experimentos solo se pueden visitar mientras el LHC está parado. Desde la estación de Cornavin, en Ginebra, el tranvía 18 en dirección a Meyrin, CERN llega a la parada situada frente al laboratorio. El trayecto dura unos 25 minutos. Desde el aeropuerto, se toma el autobús 23, 28 o 57 hasta Vernier, Blandonnet y se cambia al tranvía 18.

Referencias

1. CERN: cronología de su historia
2. Estados miembros del CERN
3. El Gran Colisionador de Hadrones: datos, cifras y costes
4. La alimentación eléctrica del CERN
5. La Red Mundial de Computación del LHC
6. Revisión de la seguridad de las colisiones del LHC (LSAG, 2008)
7. Visitar el CERN: cómo llegar

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