El valor del futuro gigante colisionador de partículas
Para estudiar las más pequeñas escalas, el futuro de los colisionadores de partículas apunta a ser gigante. El laboratorio Europeo CERN planea construir un mega acelerador y colisionador circular de partículas, que operaría a cientos de metros bajo tierra a una energía de 100 teraelectronvoltios, con un anillo de imanes superconductores de casi 100 kilómetros de perímetro, por el cual se espera circulen veloces corrientes de partículas que choquen dentro de detectores especializados. El objetivo de este futuro colisionador circular o Future Circular Collider (FCC) es identificar qué se produciría producto de estas colisiones, y así continuar explorando el contenido y las dinámicas que viven a las escalas subatómicas.
El CERN actualmente alberga el ya gigantesco Gran Colisionador de Hadrones o Large Hadron Collider (LHC), que opera desde 2008. El FCC se espera sea su sucesor. Aunque no se anticipan grandes obstáculos técnicos, los plazos aún no son completamente seguros. Se planifican dos etapas para el FCC. Primero, un colisionador en modo electrón-positrón llamado FCC-ee programado para fines de 2040, y luego un colisionador tipo protón-protón llamado FCC-hh, que apuesta a comenzar sus operaciones científicas alrededor de 2070.
El Gran Colisionador de Hadrones o LHC ya ha descubierto decenas de nuevos hadrones, además del famoso bosón de Higgs en 2012. Gracias al LHC es que entendemos, por ejemplo, por qué los electrones de nuestros cuerpos tienen masa. Entendemos mejor las interacciones de partículas raras y estados exóticos de la materia que existieron en los primeros momentos del universo. Hemos podido también establecer límites sólidos sobre las posibilidades de nueva física más allá de lo actualmente conocido.
Estos aciertos le otorgaron en 2025 al LHC un lugar en el "Hall de la Fama" de la revista TIME, siendo elegido como uno de los 25 inventos más icónicos de los últimos 25 años. A su vez, las y los miles de científicos que participamos durante el segundo período de toma de datos del LHC fuimos reconocidos a nivel mundial con el "Óscar de la Ciencia", el premio Breakthrough Prize in Fundamental Physics en 2025.
Si el LHC y su ciencia ya han sido reconocidos y han demostrado ser un gran aporte en la exploración de las escalas subatómicas, y lo seguirá siendo hasta 2040, ¿por qué querer hacer una máquina más grande? ¿Cuál es el costo, el valor y la importancia de este megaproyecto?
Aún hay misterios por resolver en física subatómica. Por ejemplo, hoy no podemos explicar las ligeras masas de la segunda partícula más abundante del universo, los neutrinos. Aún no sabemos a qué corresponde el 27% de la materia medida del cosmos, apodada materia oscura. El FCC, al ser una máquina de exploración de nuevas partículas, puede ayudar a resolver estas y otras interrogantes. Pero, muchas personas cuestionan la decisión de construir el FCC desde un punto de vista monetario. Se pueden entender los costos y los beneficios económicos de un proyecto gigante de estas características analizando lo que ocurre ya con el LHC. Construir el LHC costó 3 billones de euros, pero se invierte más cada año en operarlo. Si se estudian las cifras, el costo del LHC puede compararse con el de tres Burj Khalifa (el icónico rascacielos de 828 metros en Dubai), o con el de dos temporadas de carreras de Fórmula 1.
Pero, el programa de investigación del LHC en CERN genera aproximadamente 3.300 millones de euros de beneficio neto para la sociedad (estimados entre 1993 y 2038). Esto es una vez descontados los costos de construcción y operación del experimento, de aproximadamente 22,3 billones de euros. Esto significa que cada euro invertido en el LHC genera 1,76 euros en beneficios para la sociedad. Los principales beneficios vienen de la formación de personas altamente calificadas y de los efectos de la transferencia tecnológica del LHC hacia la industria global. Y todo esto sumado al beneficio cultural de tener una sociedad que apuesta por la ciencia y la tecnología.
De modo que, el beneficio de seguir invirtiendo en grandes infraestructuras en torno a la investigación de las escalas subatómicas se ha podido y se puede cuantificar. El costo del FCC se estima en 16 billones de euros. Los estudios indican que el FCC generaría beneficios socioeconómicos mayores a su costo, generando un impacto económico de más de 4.000 millones de euros. Estos beneficios incluyen la formación y educación continua de científicos, estudiantes, ingenieros e investigadores, así como oportunidades para la industria mediante la creación de nuevas empresas y empleos. Incluso considerando los impactos ambientales de este proyecto, el balance es positivo.
Por primera vez en la historia del CERN, el sector privado ha realizado una inversión de 860 millones de euros para apoyar la construcción del FCC y el avance de la investigación en física fundamental. Se espera que el CERN y sus Estados Miembros Asociados (entre los que pronto se incluirá Chile) tomen la decisión de construir o no el FCC para 2028. Por lo que considero es prudente comprender el costo y el valor de este gran proyecto. Existe un valor intrínseco al tratar de satisfacer en conjunto la propia curiosidad de los seres humanos en la exploración y creación de nuevo conocimiento; este es, a mi parecer, el principal motor de este futuro experimento. Esta curiosidad nos permite, además, maravillarnos, al reconocer los beneficios sociales y económicos que surgen del deseo genuino de seguir explorando los secretos del universo en una colisión.
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