- El grupo de trabajo del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN sobre física “forward” y difracción se reunió en el Instituto de Física Teórica (IFT, UAM–CSIC) en Madrid, del 29 de septiembre al 2 de octubre.
- Físicos teóricos y experimentales de todo el mundo debatieron sobre los últimos avances, así como sobre nuevos experimentos, enfoques y tecnologías de cara al proyecto de Alta Luminosidad del LHC (HL-LHC), cuya puesta en marcha está prevista para 2030.
- La investigación en los límites más fundamentales de la materia podría derivar en aplicaciones inesperadas, como la medición de rayos cósmicos e incluso la mejora de tratamientos para ciertos tipos de cáncer.
Por: Elisa Ramírez
Integrantes del grupo de trabajo del LHC sobre física ‘forward’. / IFT.
Madrid, 3 de septiembre de 2025.- El acelerador de partículas más potente del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, está en pleno proceso de multiplicar por diez su luminosidad, es decir, el número de colisiones por segundo, para aumentar su capacidad operativa. El denominado Proyecto de Alta Luminosidad empezará a operar en 2030, y los físicos teóricos y experimentales ya están uniendo fuerzas para colaborar en el desarrollo de experimentos con nuevos enfoques y tecnologías que se adapten al futuro potencial del colisionador.
El último congreso de uno de los 10 grupos de trabajo del LHC tuvo lugar en el Instituto de Física Teórica (IFT UAM-CSIC) en Madrid, para compartir los avances más recientes en la física “forward”, la correspondiente a la dispersión a ángulos pequeños.
Christophe Royon, reconocido investigador de la Universidad de Kansas y uno de los coordinadores del grupo, explica el objetivo del encuentro: “Se trata de empezar a pensar en nuevas mediciones y, de ser necesario, en nuevos detectores para el programa de Alta Luminosidad. Aunque este se desarrollará al completo dentro de unos 10 años, es el momento de discutir estas ideas.”
Con la nueva era del LHC en marcha, Royon subraya que los avances en electrónica y computación que acompañan al desarrollo de la física de aceleradores encuentran también aplicaciones en otros ámbitos.
Christophe Royon, investigador en la Universidad de Kansas. /IFT.
Aplicaciones inesperadas: desde la medición de rayos cósmicos a tratamientos para el cáncer
La investigación en los límites más fundamentales de la materia obliga a desarrollar tecnologías cada vez más potentes y precisas, que a veces encuentran aplicaciones que trascienden la física de los detectores de partículas y transforman la sociedad. “Un ejemplo muy conocido es la web que usamos todos hoy: nació en el CERN como herramienta de comunicación entre investigadores”, recuerda Royon. La World Wide Web, primer sitio web y servidor web del mundo, fue creada en 1989 por Tim Berners-Lee, entonces científico del prestigioso laboratorio europeo de Ginebra, Suiza.
Desde su propia investigación en detectores, Royon trabaja en colaboración con el CERN pero también en aplicaciones que van desde la medición de rayos cósmicos hasta nuevas técnicas médicas. “El detector rápido de silicio que hemos estado desarrollando en la Universidad de Kansas se puede utilizar para medir dosis en la radioterapia de haz externo para el tratamiento del cáncer”, destaca el investigador.
Este tipo de terapia enfoca fotones, protones o electrones a las zonas específicas del cuerpo donde se encuentran los tumores, sin embargo, las dosis que se administran son difíciles de controlar. “Es fundamental conocer las dosis administradas con un haz muy intenso y de corta duración, como un milisegundo, pero actualmente nadie puede realizar este tipo de medición. Por eso, el detector que estamos desarrollando sería muy útil”, comenta Royon, que colabora en esta línea con el Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos (NIH), y realiza pruebas en el Texas Medical Center.
La trascendencia de la física “forward”
El grupo de Física Forward y Difracción del LHC es uno de los diez grupos de trabajo del centro de física del LHC del CERN (LCCP), cuyo objetivo es proporcionar un foro común de discusión entre los investigadores teóricos y experimentales. Creado en 2013 y actualmente coordinado por Lydia Beresford y Jesse Liu (ATLAS), Christophe Royon (CMS) y Murilo Rangel (LHCb), este grupo se reúne al menos dos veces al año, una en el CERN y otra en centros internacionales. Esta es la tercera vez que celebra uno de sus congresos en Madrid.
Agustín Sabio Vera, director del IFT y miembro de dicho grupo, aclara a qué se refiere la física forward: “Es un tipo de física que explora un régimen singular en las colisiones de alta energía: aquel en el que las partículas resultantes emergen casi en la misma dirección del haz, en la región de alta rapidez”. Y destaca su trascendencia: “las características físicas de esta región suponen una ventaja para el estudio de fenónemos fundamentales, desde la dispersión difractiva y la dinámica de la cromodinámica cuántica a escalas de energía extremas, hasta la saturación gluónica, siendo de vital importancia para la física tanto del LHC como de los rayos cósmicos”.
Por su parte, Royon recalca la presencia de este tipo de física en los experimentos: “está básicamente relacionada con todos los detectores que se encuentran en la dirección del haz. Por ejemplo, con cuatro experimentos principales del LHC, ATLAS, CMS, LHCb y ALICE, además de experimentos adicionales más pequeños, como TOTEM.”