El Consejo del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) anunció el
pasado viernes la actualización de 2020 de la Estrategia Europea de Física de Partículas
destinada a guiar el futuro de la física de partículas en el continente, en el marco del
panorama mundial. La estrategia propone una visión para el futuro de la disciplina, a
corto y a largo plazo, y mantiene el papel de liderazgo de Europa en física de partículas
y en las innovadoras tecnologías que se desarrollan en este campo de la ciencia. Las
prioridades científicas son el estudio del bosón de Higgs y la exploración de la frontera
de las altas energías, dos formas cruciales y complementarias de afrontar los
interrogantes abiertos en física de partículas.
“El Grupo para la Estrategia Europea, un órgano especial creado por el Consejo, ha
conducido con éxito la reflexión estratégica a la que han contribuido centenares de
físicos europeos”, indica Ursula Bassler, presidenta del Consejo del CERN. La visión
científica plasmada en la estrategia debe servir como una guía para el CERN y facilitar
una política científica coherente en toda Europa.
La estrategia subraya la importancia de incrementar la I+D en tecnologías avanzadas
de aceleradores y detectores, así como de infraestructuras de computación, como un
prerrequisito necesario para todos los proyectos futuros. La realización del futuro
programa de investigación a corto y largo plazo previsto en esta actualización de la
estrategia requiere una I+D centrada y transformadora, que tiene también muchos
beneficios potenciales para la sociedad.
Cuatro propuestas para la ‘fábrica de Higgs‘
El documento destaca la necesidad de construir una ‘fábrica de Higgs’ electrónpositrón como la instalación de mayor prioridad tras el Gran Colisionador de Hadrones
(LHC). El bosón de Higgs fue descubierto en el CERN en 2012 por científicos que
trabajaban en el LHC, y se espera que sea una poderosa herramienta para buscar física
más allá del Modelo Estándar. Un colisionador electrón-positrón permitiría medir las
propiedades del bosón de Higgs con gran precisión. Existen varias propuestas para
implementar el programa de la ‘fábrica de Higgs‘. Los físicos europeos podrán
participar en el International Linear Collider en Japón si el gobierno japonés lo
aprueba, o construir un gran colisionador circular electrón-positrón en Europa después
del LHC. Además, existe otra propuesta en el CERN. Se trata del Compact Linear
Collider (CLIC), una máquina de precisión que, a diferencia del LHC, es lineal. La cuarta
propuesta es el proyecto CEPC de una ‘fábrica de Higgs‘ en China.
A más largo plazo, la estrategia refleja la ambición de la comunidad europea de físicos
de partículas de construir un colisionador protón-protón en el CERN que alcance la
máxima energía. En los próximos 6 años, Europa, junto con sus socios internacionales,
deberá investigar la viabilidad tanto técnica como financiera de un colisionador con
una energía de al menos 100 TeV, 7 veces la energía del LHC.
Impacto social, económico, tecnológico y medioambiental
Además del retorno científico inmediato, las grandes infraestructuras científicas como
el CERN proporcionan un gran impacto en la sociedad relacionado con el capital
tecnológico, económico y humano. Los avances en aceleradores, detectores y
computación pueden tener un impacto significativo en áreas como las tecnologías
médicas y biomédicas, aplicaciones aeroespaciales, patrimonio cultural, inteligencia
artificial, energía, big data y robótica.
En términos de capital humano, la formación de jóvenes científicos, ingenieros,
técnicos y profesionales diversos es una parte esencial de los programas de física de
altas energías y proporciona una fuente de talento para la industria y otros campos de
la sociedad.
La estrategia también destaca otros dos aspectos importantes: el medio ambiente y la
importancia de la ciencia abierta. “El impacto medioambiental de las actividades en
física de partículas debe continuar siendo cuidadosamente estudiado y minimizado. Un
plan detallado de reducción del impacto ambiental y para el ahorro y reutilización
energética debe formar parte del proceso de aprobación de cualquier gran proyecto”,
señala el informe. Las tecnologías desarrolladas en física de partículas para reducir el
impacto medioambiental de las instalaciones futuras pueden también encontrar otras
aplicaciones más generales en la protección del medio ambiente.
Inicios de la actualización de la estrategia
La actualización de la Estrategia Europea de Física de Partículas anunciada el pasado
viernes se inició en septiembre de 2018, cuando el Consejo del CERN, formado por
representantes de los Estados miembros y asociados, estableció un Grupo para la
Estrategia Europea (ESG, por sus siglas en inglés) para coordinar el proceso. El ESG
trabajó en estrecha unión con la comunidad científica. Cerca de doscientas propuestas
se discutieron durante un Simposio Abierto en Granada en mayo de 2019 para dar
forma al Physics Briefing Book, un resumen de las propuestas de la comunidad
preparado por el Grupo Preparatorio de Física. El ESG convergió en las
recomendaciones finales durante una sesión de elaboración del documento final de
una semana en Alemania en enero de 2020. Los resultados, que fueron presentados al
Consejo del CERN en marzo y cuyo anuncio estaba previsto para el 25 de mayo en
Budapest, se pusieron el pasado viernes a disposición del público.
Participación española
Las propuestas de la comunidad científica española a la Estrategia Europea de Física de
Partículas se han coordinado a través de la Red Consolider del Centro Nacional de
Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), donde participan los principales
centros de investigación españoles en este campo. En particular, los coordinadores de
la posición española fueron Antonio Pich, investigador en el Instituto de Física
Corpuscular (IFIC), centro mixto del CSIC y la Universitat de València, y Teresa Rodrigo,
la que ha sido directora del Instituto de Física de Cantabria (IFCA), centro mixto del
CSIC y la Universidad de Cantabria, hasta su reciente fallecimiento el pasado mes de
abril.
En el Grupo Preparatorio de Física, participaron Belén Gavela, investigadora del
Instituto de Física Teórica (IFT), centro mixto del CSIC y la Universidad Autónoma de
Madrid, y Caterina Biscari (ALBA) como miembros del Comité de Política Científica del
CERN. Además, en el Grupo para la Estrategia Europea participaron Nicanor Colino,
director científico del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y
Tecnológicas (CIEMAT) y María José García Borge, profesora de investigación del CSIC
en el Instituto de Estructura de la Materia (IEM, CSIC), representante del área de Física
de Partículas y Nuclear de la Agencia Estatal de Investigación (AEI), del Ministerio de
Ciencia e Innovación.
Reacciones desde la Red Española de Futuros Colisionadores
La Red Española de Futuros Colisionadores aglutina a 16 institutos, entre los que se
encuentran centros de física teóricos y de alta energía, centros tecnológicos,
universidades y representantes de la industria científica española. La red está
coordinada actualmente por Alberto Ruiz-Jimeno, investigador del Instituto de Física
de Cantabria (IFCA), y Marcel Vos, investigador del Instituto de Física Corpuscular
(IFIC).
Según manifiestan sus coordinadores, “la red ha recibido la estrategia con entusiasmo.
Es muy positivo que el CERN haya publicado un documento claro donde se describa el
futuro de esta área científica. Estamos contentos de que la actualización de la
estrategia reconozca la relevancia de una nueva 'fábrica de Higgs' electrón-positrón y
esperamos que, con la declaración de apoyo del International Linear Collider, el
proyecto siga adelante en Japón, con una fuerte contribución de Europa y el CERN. Es
una muy buena noticia disponer de este ambicioso programa para la próxima
instalación a gran escala en Europa”.
Reacciones de Nuria Rius y Berta Rubio, directora y vicedirectora del IFIC,
respectivamente
“En el IFIC se valora muy positivamente la estrategia europea anunciada por el Consejo
del CERN para el futuro de la física de partículas a largo plazo. Consideramos que es
una propuesta ambiciosa para potenciar la colaboración internacional y mantener el
liderazgo europeo en la frontera de la física de altas energías, que ya ha dado sus
frutos con el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012 y con innumerables
aplicaciones tecnológicas en diferentes ámbitos que demuestran la importancia de
apostar por la ciencia básica para toda la sociedad”, indican Rius y Rubio.
Asimismo, las investigadoras aseguran que “en particular, para el IFIC esta noticia
supone un fuerte impulso a una de nuestras principales líneas de investigación, dada la
gran implicación de nuestros grupos en la física del LHC y de los futuros aceleradores
International Linear Collider (ILC) y Futuro Colisionador Circular (FCC), tanto a nivel
teórico como experimental y tecnológico. Da continuidad al enorme esfuerzo realizado
durante años para que la contribución de España a la física de partículas esté al nivel
de otros países europeos a pesar de la escasa financiación de la ciencia en el nuestro.
Significa además que toda la experiencia acumulada se va a poder proyectar en el
diseño y construcción de los futuros aceleradores y sistemas de detección, lo que nos
sitúa como centro de investigación en una posición de partida muy buena, reforzada a
su vez con el entusiasmo y la excelencia de nuestros jóvenes investigadores”.
Reacción de Antonio Pich, catedrático de la Universitat de València en el IFIC y uno
de los editores de la posición española
Según ha destacado Pich, “la actualización de la Estrategia Europea de Física de
Partículas clarifica las prioridades científicas, destacando la necesidad de investigar con
detalle las propiedades del recién descubierto campo de Higgs y explorar la frontera
del conocimiento a más altas energías. Las recomendaciones finales están en muy
buen acuerdo con las propuestas de la comunidad española, y suponen un fuerte
apoyo a los esfuerzos desarrollados por nuestros grupos de investigación que ya están
sólidamente comprometidos en los proyectos prioritarios a corto y medio plazo: el LHC
de alta luminosidad y la 'fábrica de Higgs'”.
Reacciones de Hitoshi Yamamoto, catedrático de la Universidad de Tohoku en Sendai
(Japón)
Hitoshi Yamamoto ha señalado que “en Japón hemos promovido el ILC basado en la
convicción científica de que un colisionador electrón-positrón es esencial para el futuro
de la física de partículas. Que la estrategia europea mencione la 'fábrica de Higgs'
como la primera prioridad después del HL-LHC es un paso positivo e importante. La
estrategia europea señala, explícitamente, en relación con el ILC que desea colaborar,
en vez de desea participar. Resulta ciertamente alentador. Considero que las
condiciones para que el ILC dé el siguiente paso, en Japón y al nivel global, están ahora
firmemente asentadas”.
Además, Yamamoto indica que “el proyecto de la 'fábrica de Higgs' identificará cuál de
las propuestas para extender la teoría actual, o qué teoría aún no publicada, ofrece
una verdadera descripción de la naturaleza. También es posible que apunte al Modelo
Estándar actual como la teoría última. En ese caso, el misterio es todavía más
acuciante, ya que podría significar que nuestro universo es uno muy particular entre
todos los universos posibles”.
A su juicio, la física de partículas ha hecho un gran progreso gracias a la mejora de los
aceleradores, cosechando muchos Premios Nobel en su desarrollo. A la vez, el coste
por investigador no es muy diferente al de otros campos de investigación. Un nuevo
colisionador con la máxima energía podrá realizarse si los resultados científicos de la
'fábrica de Higgs' lo justifican. Sin indicios claros en la 'fábrica de Higgs' u otros
experimentos será complicado justificar una instalación de este tipo.
Más información:
https://europeanstrategy.cern/
https://home.cern/sites/home.web.cern.ch/files/2020-
06/2020%20Update%20European%20Strategy.pdf
Artículo en la revista Nature: CERN makes bold push to build €21-billion supercollider
