Conferència de la Astronómica de Sabadell. Àngel Massallé, 26 de noviembre de 2025.
UNA VISITA AL CERN Àngel Massallé, 26/11/2025
Para empezar, recordaros que este viaje, como solemos hacer en muchos de los que organiza la Agrupación, se preparó en dos formatos distintos.
La primera opción consistía en salir una semana antes de la fecha prevista para la visita al CERN, con el objetivo de hacer una ruta por Suiza aprovechando sus famosos trenes y barcos panorámicos, así como funiculares, cremalleras y teleféricos, y subir al Jungfraujoch (3.454 m) y al Gornergrat (3.089 m). Tuvimos mucha suerte: disfrutamos de días espectaculares de buen tiempo en ambas ascensiones, lo que nos permitió contemplar las grandes montañas —el Eiger (3.970 m), el Mönch (4.099 m) y la Jungfrau (4.158 m)—, el Observatorio Sphinx (centro de investigación atmosférica y astronómica integrado en el Global Atmosphere Watch) y, en el segundo caso, el Matterhorn o Cervino (4.478 m), el Mont Rosa (4.634 m), el Observatorio Gornergrat (3.120 m) —el observatorio astronómico más alto de Europa— y el glaciar Gorner, uno de los mayores de los Alpes.
También realizamos varias visitas con un toque científico que ahora os resumo brevemente. El segundo grupo, en cambio, fue directamente a Ginebra para la visita al CERN.
Antes de entrar en esa visita, unas pinceladas rápidas de algunos lugares de carácter científico que vimos. Empezamos por la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (la conocida Universidad Pública de Zúrich), donde Albert Einstein estudió entre los 17 y los 21 años y a la que volvería como profesor en 1912, con 33 años. Allí se conserva su taquilla de estudiante, hoy convertida en una pequeña pieza de museo con documentos, fotografías e información sobre su vida estudiantil.
En Berna visitamos la casa donde Einstein vivió con su esposa Mileva Marić y su pequeño hijo Hans Albert, en la calle Kramgasse 49, a apenas 200 metros de la famosa Torre del Reloj. Una placa recuerda: «En esta casa, Albert Einstein, entre 1903 y 1905, creó su tratado fundamental sobre la teoría de la relatividad».
Figura 1. Placa en la casa donde vivieron Albert Einstein y Mileva Maric
Otro lugar muy interesante fue el Museo Omega de Biel/Bienne, donde pudimos ver los relojes Omega Speedmaster que llevaron los astronautas que pisaron la Luna en las misiones Apollo. A la entrada hay una reproducción a escala 1:1 del módulo lunar del Apollo 11.
Por último, tuvimos el placer de visitar el Observatorio Astronómico de Mont-Soleil, en Saint-Imier, en las montañas del Jura, a 1.300 m de altitud, dentro del Parque Natural Regional del Grand Chasseral y cerca de la frontera francesa. Es un espacio de divulgación científica con un telescopio de 43 cm de apertura, sala-auditorio para unas 30 personas y planetario con cúpula de 4,5 metros.
Y ahora sí, vamos al plato fuerte: la visita al CERN.
Hace un par de meses, el pasado 18 de septiembre, un grupo de 26 personas, principalmente de nuestra Agrupación, tuvimos la oportunidad de visitar uno de los centros científicos más fascinantes del mundo: el CERN, en Ginebra. CERN es el acrónimo de Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (y sí, el CERN está lleno de acrónimos; quien no sea muy fan de ellos lo pasará un poco mal).
Nuestros guías, Ricardo (ingeniero ecuatoriano) y Conrado (físico malagueño que estaba haciendo allí el doctorado), nos atendieron de maravilla. Nos enseñaron pasillos, instalaciones y laboratorios, pero en realidad nos regalaron algo mucho mayor: la sensación de tocar los límites del conocimiento humano. Esta experiencia —y creo hablar en nombre de la mayoría del grupo— no solo nos acercó a la frontera del saber, sino que nos hizo reflexionar sobre el papel de la ciencia en nuestra sociedad.
En esta conferencia intentaré explicar no solo qué es y qué hace el CERN, sino también esas reflexiones nacidas de visitar la máquina más gigantesca y compleja jamás inventada y construida para experimentar en física fundamental.
¿Qué es el CERN?
El CERN fue fundado el 29 de septiembre de 1954 (hace ahora 71 años) por doce países europeos con el objetivo de reconstruir la ciencia europea tras la Segunda Guerra Mundial y frenar la fuga de cerebros hacia Estados Unidos. La idea surgió en una reunión de la UNESCO en 1951. Los estados fundadores fueron Francia, Alemania Occidental, Reino Unido, Italia, Suiza, Dinamarca, Bélgica, Países Bajos, Suecia, Noruega, Grecia y la antigua Yugoslavia.
El primer acelerador, el Sincrociclotrón, entró en funcionamiento en 1957 y, desde entonces, el CERN ha sido pionero en física de partículas.
Hoy cuenta con más de veinte estados miembros y acoge a científicos de más de setenta países; es un auténtico modelo de colaboración internacional, una especie de torre de Babel de la ciencia.
Su misión principal es comprender la composición fundamental de la materia y las fuerzas que rigen el universo mediante investigación de primer nivel en física fundamental. Para ello utiliza aceleradores de partículas que recrean condiciones similares a las del Big Bang y estudian partículas subatómicas como quarks, leptones y bosones. Promueve la ciencia abierta y la paz científica, con resultados accesibles a toda la comunidad global. Une a personas de todo el mundo para empujar las fronteras de la ciencia y la tecnología en beneficio de todos, forma nuevas generaciones de físicos, ingenieros y técnicos, e involucra a la sociedad en la investigación y los valores de la ciencia.
Más de 17.500 personas de todo el mundo trabajan allí. El personal fijo del CERN es de unas 2.650 personas; más de 12.200 científicos de 110 nacionalidades y setenta países colaboran con él.
Y, por cierto, el CERN fue la cuna de la World Wide Web, creada por Tim Berners-Lee en 1990 para conectar a los científicos de todo el planeta.
El CERN está situado en la frontera entre Suiza y Francia, junto a Ginebra. La sede principal se encuentra en Meyrin (Suiza) y tiene instalaciones también en Prévessin-Moëns (Francia). Ocupa 6 km² y cuenta con doce emplazamientos. Su joya es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), construido en el túnel circular de 27 km de circunferencia (26.659 m exactos) situado a unos 100 metros de profundidad (en realidad entre 50 y 175 m, inclinado) que antes había albergado el LEP (1989-2000).
Actualmente opera seis aceleradores y un desacelerador:
- Los LINAC 3 y LINAC 4, sucesores de los Linac 1 y Linac 2. El Linac 3 es de 1994 y Linac 4 de 2020, mide 90 m y está enterrado a 12 m bajo tierra. Son dos aceleradores lineales que generan partículas de baja energía para inyectarlas en el sincrotrón de protones; uno se usa para protones (LINAC 4) y el otro para iones pesados (LINAC 3).
- El PS BOOSTER, de 1972, de 157 m de diámetro, que aumenta la energía de las partículas generadas por los LINAC antes de pasarlas a otros aceleradores.
- El SINCROTRÓN DE PROTONES (PS), de 28 GeV, construido en 1959 y de 628 m de diámetro, que aún se utiliza para alimentar al más potente SPS.
- El SUPER PROTON SYNCHROTRON (SPS), acelerador circular de 7 km de diámetro que inició operaciones en 1976. Puede alcanzar 450 GeV y dispone de sus propios haces para investigación. Era el que alimentaba de electrones y positrones al antiguo LEP y actualmente inyecta protones e iones pesados al LHC.
- El ON-LINE ISOTOPE MASS SEPARATOR (ISOLDE), usado para el estudio de núcleos inestables. Construido en 1967 y mejorado en 1974 y 1992.
- El ANTIPROTON DECELERATOR (AD), creado en 1999 y de 182 metros de diámetro, que reduce la velocidad de los antiprotones hasta el 10 % de la velocidad de la luz para investigar la antimateria en condiciones controladas.
- El GRAN COLISIONADOR DE HADRONES (GCH o LHC, Large Hadron Collider), el acelerador de partículas más grande y potente del mundo, en funcionamiento desde 2008 y renovado en 2010. Se encuentra en un túnel circular de 27 km de circunferencia, a unos 100 metros de profundidad (el túnel está inclinado y va de 50 a 175 m), revestido de hormigón y con 3,8 m de anchura. Cruza la frontera entre Suiza y Francia en cuatro puntos y está mayoritariamente bajo territorio francés.
Figura 2. Aceleradores del CERN
Dentro del túnel del LHC, haces de protones y de núcleos se aceleran en sentidos opuestos y se hacen colisionar con energías en el centro de masas de hasta 14 TeV. Esto permite reproducir condiciones de densidad de energía extremadamente altas, muy similares a las que existían en los primeros instantes del universo, justo después del Big Bang.
De esta forma se estudia el origen de la materia poniendo a prueba el Modelo Estándar de física de partículas, la teoría matemática actual que describe el comportamiento de las partículas elementales y sus interacciones.
La aceleración y colisión de partículas a alta energía genera millones de nuevas partículas que son detectadas por siete detectores principales y uno auxiliar. Toda esa información se transmite a centros de computación repartidos por Europa, Asia y América que almacenan y procesan los datos. Uno de ellos es el PIC (Port d’Informació Científica), situado en el campus de la Universidad Autónoma de Barcelona, en Cerdanyola del Vallès; es un centro tecnológico participado por la propia UAB, el CIEMAT, la Generalitat de Catalunya y el Institut de Física d’Altes Energies (IFAE).
El túnel contiene dos líneas de haces paralelas (dos tubos de haz) que circulan en direcciones opuestas alrededor del anillo. Para mantener los hadrones en su trayectoria circular se utilizan 9.593 electroimanes superconductores: 1.232 dipolos principales de 15 metros de longitud que curvan el haz y 392 cuadrupolos de 5 a 7 metros que lo enfocan. En total, casi 9.600 electroimanes, cada uno de más de 35 toneladas.
Como los protones tienen carga positiva, al entrar en un campo magnético experimentan la fuerza de Lorentz, que los desvía lateralmente y hace que su trayectoria sea circular o helicoidal según la configuración del campo. En el LHC se usan imanes dipolares para curvar el camino, cuadrupolares para enfocarlo como si fueran lentes ópticas, y también sextupolos y octupolos como correctores de precisión. Cada imán dipolar desvía el haz 0,3°; así, cada 15 metros el haz se desvía 3,5 cm hasta completar el círculo. Justo antes de las colisiones, unos imanes especiales “aprietan” los paquetes de partículas para aumentar la probabilidad de choque.
Los haces se cruzan en cuatro puntos del anillo, donde están los detectores principales y donde ocurren las colisiones. Hacer chocar dos partículas tan pequeñas es comparable a disparar dos agujas desde 10 km de distancia y que se encuentren exactamente en el punto medio.
Todo ello requiere una cantidad de energía enorme, pero gracias a la superconductividad se reduce notablemente. Los imanes se mantienen a solo 1,9 K (−271,25 °C) con aproximadamente 96 toneladas de helio-4 superfluido, lo que convierte al LHC en la instalación criogénica más grande del mundo. El helio se usa porque es inerte, fácil de obtener y no conduce la electricidad. A esa temperatura los imanes de niobio-titanio recubiertos de cobre se vuelven superconductores: no presentan resistencia eléctrica y pueden generar campos magnéticos muy intensos con muy poca energía.
Además, dentro del túnel se crea un vacío más profundo que el del espacio interestelar para evitar que los protones choquen con moléculas de aire. Así, el LHC es simultáneamente el lugar más frío y más vacío del planeta.
Aun así, el consumo energético es brutal: durante los meses de operación (de mayo a mediados de diciembre) el LHC consume unos 200 MW y el CERN en total gasta 1,3 TWh al año, equivalente al consumo eléctrico anual de unos 370.000 hogares catalanes.
En funcionamiento normal circulan dos haces en sentidos opuestos. Cada haz contiene 2.808 paquetes de protones, y cada paquete tiene 1,2 × 10¹¹ protones (120.000 millones). Estos protones dan 11.245 vueltas por segundo y producen mil millones de colisiones por segundo; en cada colisión chocan aproximadamente 60 protones.
Fue precisamente aquí, el 4 de julio de 2012, donde los detectores ATLAS y CMS detectaron el bosón de Higgs, la pieza que, según el Modelo Estándar, da masa al resto de partículas.
El acelerador tiene cuatro detectores principales, cada uno con su propio edificio en superficie que alberga compresores, ventilación, grúas, electrónica, plantas de refrigeración e incluso cocinas y salas de descanso. Los cuatro grandes son:
- ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS): uno de los dos detectores más grandes, de 44 metros de largo y 25 de diámetro. Estudia con gran precisión las colisiones para responder preguntas fundamentales sobre los bloques básicos de la materia, las fuerzas de la naturaleza y la materia oscura.
- CMS (Compact Muon Solenoid): el otro gran detector. Está construido alrededor de un solenoide superconductor que genera un campo de 4 teslas (100.000 veces el campo terrestre) dentro de un yugo de acero de 14.000 toneladas. Mide energía y momento de fotones, electrones, muones y jets.
- ALICE (A Large Ion Collider Experiment): especializado en colisiones de iones pesados para estudiar el plasma de quarks y gluones, el estado de la materia que existió justo después del Big Bang.
- LHCb (LHC beauty): analiza la violación de simetría CP a través de los quarks beauty (o b) para entender por qué el universo está hecho de materia y no de antimateria. Su detector de 5.600 toneladas mide 21 metros de largo y está situado a 100 metros bajo tierra cerca de Ferney-Voltaire (Francia).
Además, hay cuatro experimentos más pequeños: LHCf, FASER, TOTEM y MoEDAL, que buscan partículas exóticas, neutrinos, monopolos magnéticos, etc.
Figura 3. Detector ATLAS
El CERN genera cada año unos 30 petabytes de datos (30 millones de gigabytes), suficientes para llenar 1,2 millones de discos Blu-ray. Para gestionarlos se creó el Worldwide LHC Computing Grid (WLCG). Los detectores envían un flujo de 300 Gb/s que se filtra en busca de eventos interesantes. El centro de cálculo del CERN es la “Fila 0”; once grandes instituciones son la “Fila 1” y otras 150 la “Fila 2”.
Durante nuestra visita del 18 de septiembre, tras una excelente presentación, pudimos entrar en la sala de control del LHC —el verdadero “cerebro” de la máquina, lleno de pantallas y científicos monitorizando todo— y descubrimos, con una sonrisa, la colección de botellas de champán que se abren cada vez que se consigue un gran éxito.
También vimos la maqueta a escala 1:50 del detector ALICE: un gigante de 16 × 16 × 25 metros, 10.000 toneladas, situado a 56 metros bajo tierra, capaz de “fotografiar” las colisiones gracias a 19 subsistemas de detección y 15 millones de canales electrónicos.
Se prevé que el LHC y sus experimentos sigan funcionando al menos hasta 2030, buscando nueva física que pueda responder algunas de las grandes preguntas abiertas: el origen de la materia oscura y la energía oscura, la asimetría materia-antimateria y la diferencia de escalas entre la interacción electrodébil y la gravedad.
Entre los descubrimientos más destacados del CERN están:
- 1965: primera observación de antiátomos (antideuterón)
- 1968: cámara proporcional multifil de Georges Charpak (Nobel 1992)
- 1973: corrientes neutras débiles
- 1981: primeras colisiones protón-antiprotón
- 1983: bosones W y Z (Nobel 1984 para Carlo Rubbia y Simon van der Meer)
- 1989: evidencia de neutrinos ligeros
- 1995: primera producción de antihidrógeno
- 2011: antimateria atrapada durante más de 15 minutos (experimento ALPHA)
- 2012: bosón de Higgs (Nobel 2013 para Peter Higgs y François Englert; Premio Príncipe de Asturias para el CERN)
En total, cinco premios Nobel de Física están directamente relacionados con descubrimientos realizados en el CERN.
Y para terminar, si me lo permitís: esta visita, esencialmente científica, me inspiró un profundo sentimiento de solidaridad, de paz e incluso de poesía.
Permitidme una licencia poética. No es habitual terminar una conferencia científica así, pero… ¿hacemos una excepción?
El corazón subterráneo de Europa
Hay un corazón que no se ve,
oculto bajo tierra, entre Suiza y Francia,
que no late con sangre
sino con preguntas.
Es el CERN,
el corazón subterráneo de Europa,
donde la humanidad se atreve
a mirar dentro de lo invisible.
Cada colisión es un suspiro del cosmos,
cada partícula, una sílaba antigua,
cada descubrimiento, un latido
que nos acerca a entender
por qué somos, de dónde venimos, hacia dónde vamos.
Este corazón no tiene venas
sino túneles de luz,
veintisiete kilómetros
donde los protones giran y giran
buscando su origen
como quien busca el primer recuerdo.
Es frío como el universo
antes del primer aliento
y vacío como el silencio
que precede a la creación.
Pero dentro late vida:
científicos de todo el mundo,
ideas que cruzan fronteras
y una fe compartida
en el poder de la pregunta.
El CERN no es solo un laboratorio,
es un ritual de conocimiento,
una ceremonia de la mente humana,
un corazón que late con la fuerza de querer saber.
Y mientras late
nos recuerda que saber
también es amar al universo.
¡Larga vida al CERN!
¡y muchas gracias!