El CERN tira la casa por la ventana y apuesta por un acelerador de partículas de 91 kilómetros de circunferencia y más 15.000 millones de inversión

Tras varios años de intenso trabajo, el CERN y sus socios internacionales han completado un estudio para evaluar la viabilidad de un posible Futuro Colisionador Circular (FCC). El informe, que refleja la experiencia de más de mil físicos e ingenieros de todo el mundo, presenta un resumen de los diferentes aspectos relacionados con la posible implementación de dicho proyecto.

El FCC es un colisionador de partículas propuesto con una circunferencia de aproximadamente 91 km que podría suceder al actual instrumento estrella del CERN, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de 27 km, en la década de 2040. Su motivación científica proviene del descubrimiento del bosón de Higgs en 2012, junto con otras preguntas cruciales pendientes en física fundamental.

El bosón de Higgs es la partícula más simple, pero a la vez la más compleja, descubierta hasta la fecha, con propiedades que tienen profundas implicaciones para nuestra existencia. Está relacionado con el mecanismo que permitió que partículas elementales como los electrones ganaran masa una fracción de nanosegundo después del Big Bang, lo que permitió la formación de átomos y, por consiguiente, de estructuras. También podría estar vinculado al destino del universo y podría arrojar luz sobre los numerosos misterios sin resolver de la física moderna.

Dos colisionadores

Como se describe en el Informe del Estudio de Viabilidad, el programa de investigación de la FCC describe dos posibles etapas: un colisionador electrón-positrón que funciona como generador de Higgs, electrodébiles y quarks top, operando a diferentes energías en el centro de masas, seguido, en una etapa posterior, por un colisionador protón-protón que opera a una energía de colisión sin precedentes de alrededor de 100 TeV. Los programas de física complementarios de cada etapa se ajustan a las prioridades más altas establecidas en la actualización de 2020 de la Estrategia Europea para la Física de Partículas.

El informe abarca diversos aspectos relacionados con la posible implementación de un proyecto de este tipo. Estos incluyen objetivos físicos, geología, ingeniería civil, infraestructura técnica, dimensiones territoriales y ambientales, necesidades de I+D para los aceleradores y detectores, beneficios socioeconómicos y costos.

El coste estimado de construcción de la etapa electrón-positrón del FCC, incluyendo el túnel y toda la infraestructura, asciende a 15 000 millones de francos suizos, que al cambio son 15.890 millones de euros. Esta inversión, que se distribuiría en un periodo de aproximadamente 12 años a partir de principios de la década de 2030, incluye la ingeniería civil, la infraestructura técnica, los aceleradores de electrones y positrones, y cuatro detectores para su funcionamiento. Al igual que para la construcción del LHC, la mayor parte de la financiación procedería del presupuesto anual actual del CERN.

Investigación sostenible

El CERN se ha comprometido a que cualquier nuevo proyecto en el Laboratorio sea un ejemplo de infraestructura de investigación sostenible, integrando principios de ecodiseño en cada fase del proyecto, desde el diseño hasta la construcción, la operación y el desmantelamiento. El informe detalla los conceptos y las vías para mantener la huella ambiental del FCC baja, a la vez que se impulsan nuevas tecnologías en beneficio de la sociedad y se desarrollan sinergias territoriales como la reutilización energética.

Un componente fundamental del Estudio de Viabilidad de la FCC ha sido el diseño y la ubicación del anillo del colisionador y la infraestructura relacionada, que se han estudiado minuciosamente para maximizar el beneficio científico, considerando la compatibilidad territorial, las limitaciones ambientales y de construcción, y el coste. Se desarrollaron y analizaron más de 100 escenarios antes de decidirse por la opción preferida: un anillo con una circunferencia de 90,7 km a una profundidad media de 200 m, con ocho emplazamientos en superficie y cuatro experimentos.

A lo largo del proceso del Estudio de Viabilidad, el CERN ha contado con el apoyo de sus dos Estados anfitriones, Francia y Suiza, en colaboración con entidades a nivel local, regional y nacional. Se están preparando procesos de participación ciudadana, de acuerdo con los respectivos marcos de los Estados anfitriones, para garantizar un diálogo constructivo con los actores territoriales.

Para 2028

El informe, que no implica ningún compromiso por parte de los Estados miembros y miembros asociados del CERN para construir el FCC, será revisado por varios organismos de expertos independientes antes de ser examinado por el Consejo del CERN en una reunión específica en noviembre de 2025. El Consejo podría tomar una decisión sobre si proceder o no con el proyecto FCC alrededor de 2028.

Los colisionadores de partículas desempeñan un papel fundamental en la exploración de la física. Además, facilitan el desarrollo de tecnologías sin precedentes en numerosos campos de relevancia social, desde materiales superconductores para aplicaciones médicas, la investigación sobre energía de fusión y la transmisión de electricidad hasta aceleradores y detectores avanzados para aplicaciones médicas y de otras muchas índoles.

El Estudio de Viabilidad de la FCC se puso en marcha siguiendo las recomendaciones de la actualización de 2020 de la Estrategia Europea de Física de Partículas y servirá como aportación para la actualización continua de la Estrategia, junto con los estudios de proyectos alternativos propuestos por la comunidad científica.