El LHC puede destruir la Tierra

De vez en cuando recibo alguna petición de que dedique un artículo a la posibilidad de que el acelerador de partículas LHC del CERN, el famoso Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider) destruya la Tierra creando microagujeros negros o materia extraña estable (ha sucedido en el foro y en comentarios, además de por correo electrónico). Según de quién viene la petición se trata de una pregunta sin más, o de la sugerencia de hablar sobre el asunto en la serie de Falacias, en la que he decidido incluirlo al final porque aparece de vez en cuando en los medios, y a veces como afirmación apocalíptica.

Soy consciente que este asunto ha sido desmontado antes, y por gente mucho más adecuada que yo, pero tal vez unir mi voz a la suya pueda ayudar a convencer a alguien; también creo que la mayor parte de los lectores de El Tamiz no os dejáis llevar por el amarillismo de los medios, pero los más viejos del lugar ya sabéis que a veces, en esta serie, no intento predicar a los convertidos, sino daros argumentos para cuando tengáis que lidiar con quienes defienden estas cosas. Cuanto más nos apoyemos unos a otros frente a las barbaridades que por ahí se oyen, mejor.

En cualquier caso, en Falacias tratamos de desmontar mitos e ideas falsas más o menos extendidas utilizando el razonamiento lógico cuando es posible. Por cierto, si no conoces esta serie y piensas que el nombre de “Falacias” es incorrecto porque esa palabra tiene un significado diferente en el DRAE, o bien crees que me las doy de iluminado y nadie cree estas cosas, te pido que leas la descripción de la serie antes de seguir.

Como siempre, expondré en primer lugar las afirmaciones que se oyen por ahí y los argumentos que plantean, para luego tratar de mostrar cómo no hay más que aplicar la lógica para desmontar esos argumentos. En este caso no me hace falta mucho espacio para exponer las razones por las que esto es un sinsentido, de modo que aprovecharé de paso para hablar de las cosas más interesantes relacionadas con todo este embrollo. Ésta es la afirmación falsa que desmontaremos hoy:

El LHC realizará colisiones de partículas con tanta energía que puede provocar microagujeros negros, materia extraña estable o alguna otra cosa impredecible que destruya la Tierra y a nosotros con ella.

Mentira cochina.

La idea básicamente es la siguiente, expuesta de un modo algo más extenso: el LHC va a acelerar partículas subatómicas hasta energías mayores que las que cualquier otro acelerador que hayamos construido hasta el momento. Por lo tanto, no podemos estar seguros de lo que puede pasar: los científicos ni siquiera están de acuerdo en las teorías que rigen el comportamiento de la materia a esas energías, y algunas de las hipótesis que manejan plantean la posibilidad de que las colisiones del LHC puedan crear microagujeros negros o materia extraña estable. Cualquiera de estas dos cosas podría provocar una “reacción en cadena” que destruya la Tierra; además, si no saben lo que puede pasar exactamente (o no lo construirían para experimentar), ¿qué otros horrores desconocidos podría desencadenar este acelerador de partículas?

Variaciones de esto, más o menos sutiles o amarillistas, han aparecido durante los últimos años –y especialmente meses, según se acercaba la fecha de puesta en marcha del acelerador– prácticamente por todas partes, y no tengo intención de enlazarlas. Si realmente quieres leer las barbaridades que se han visto por ahí, estoy convencido de que no te costará mucho encontrarlas: de hecho, sospecho que lo difícil es encontrar argumentaciones que desmonten las “teorías apocalípticas”. Pero, claro, el catastrofismo llama la atención y vende.

El LHC, superpuesto con la superficie.

En primer lugar, analicemos con algo más de detalle los dos peligros más concretos que se oyen por ahí relacionados con el LHC: los microagujeros negros y la materia extraña. Ambos son interesantes por sí mismos.

Ya hemos hablado antes sobre los agujeros negros. Si recuerdas esa entrada, hablamos allí del concepto de radio de Schwarzschild, que depende de la masa de un objeto determinado. Dicho mal y pronto, si se consigue comprimir un objeto lo suficiente como para que se encuentre dentro de su radio de Schwarzschild, la velocidad de escape sobre su superficie será mayor que la de la luz y el objeto se convertirá en un agujero negro. Naturalmente, cuanto mayor es la masa del objeto, mayor es el radio de Schwarzschild, de modo que cuanto más ligero es más hace falta comprimirlo para lograr que se convierta en un agujero negro.

Por ejemplo, con una masa de unos 150 millones de Soles no hace falta mucho para obtener un agujero negro: con que la densidad sea aproximadamente la del agua, ¡listo! Pero si quisiéramos convertir nuestro Sol en un agujero negro nos costaría algo más: habría que comprimirlo hasta que ocupase una esfera de unos 3 km de radio, lo cual requeriría una enorme cantidad de energía. La Tierra sería aún más difícil, pues sería necesario que su esfera tuviese tan sólo 1 cm de radio, como una canica súper-pesada. Pero, en principio, cualquier objeto hasta un límite muy pequeño puede convertirse en un agujero negro de manera natural o artificial, si se comprime lo suficiente y se gasta la energía necesaria para ello.

Desde luego, hacer un agujero negro artificial no es fácil. O bien hace falta una masa inicial gigantesca, o bien hace falta comprimirla hasta límites inimaginables, y en cualquiera de los dos casos suele requerirse mucha energía. De acuerdo con los proponentes de las teorías apocalípticas, el peligro del LHC es que las partículas van a moverse tan rápido que pueden llegar a acercarse la una a la otra en la colisión hasta que la masa de ambas esté dentro del radio de Schwarzschild de su masa total, con lo que se conviertan en un agujero negro minúsculo — un microagujero negro.

Lo que sucedería entonces, según los más apocalípticos, es que ese microagujero negro empezaría a absorber masa de su alrededor, haciéndose más grande y más pesado y, al final, “tragándose” el planeta entero y a nosotros con él. Nuestra recompensa por construir el LHC sería entonces acabar como un agujero negro de la masa de la Tierra (más la de sus sufridos habitantes). Ah, pero esta visión horrorosa presenta un par de problemas.

Primer problema: lograr eso requiere, de acuerdo con nuestros modelos actuales, una energía mucho más grande que la que conseguirá el LHC. Crear un microagujero negro necesita, como mínimo, de una energía de unos 1027 eV, y el LHC puede lograr energías de colisión de protones de unos 1015 eV. Es decir,haría falta un acelerador un billón de veces más poderoso que el LHC para crear un microagujero negro.

Segundo problema: incluso aunque fuera posible crearlo, ese agujero negro desaparecería casi antes de que nos diéramos cuenta de que está ahí. Esto tiene que ver con algo de lo que aún no hemos hablado en esta página, aunque caerá tarde o temprano en Cuántica sin fórmulas: la radiación de Hawking. A pesar de que, como digo, hablaremos más en profundidad de ella en su momento, dicho mal y pronto cualquier agujero negro emite fotones continuamente, con lo que va perdiendo energía (y, por lo tanto, masa) hasta desaparecer. Suele decirse, aunque el término no sea estrictamente correcto, que el agujero negro se evapora.

Naturalmente, un agujero negro gigantesco tarda mucho tiempo en desaparecer de este modo, pero uno pequeño puede tardar muy poco tiempo. De hecho, el tiempo de evaporación no es proporcional a la masa: es proporcional al cubo de la masa inicial. De modo que un agujero con la mitad de masa que otro se evapora ocho veces antes. Para que te hagas una idea, el tiempo de evaporación de un agujero negro de un gramo de masa, que sigue siendo un pedazo de agujero negro enorme comparado con los que podría crear un acelerador de partículas, es de unos 8·10-26 segundos. ¡Imagina entonces lo que sucedería con un microagujero negro! No daría tiempo ni a que la materia de alrededor “se diese cuenta” de que existe antes de que desapareciese, incluso aunque estuviéramos completamente equivocados en doce órdenes de magnitud y el microagujero negro sí pudiera ser creado por el LHC.

“Pero, ¿y si realmente estamos equivocados?”, puede que me contestes. “¿No cambian continuamente nuestras teorías, y nunca estamos completamente seguros de nada? ¿Es seguro arriesgar la existencia del planeta fiándonos de esas volubles teorías?”

No, estimado y cauteloso lector, no debemos arriesgarlo todo a una teoría que puede estar equivocada (aunque en este caso, como digo, no sea sólo ligeramente equivocada, sino en muchos órdenes de magnitud). Pero, si me permites que te adelante mi argumento final, si el LHC pudiera crear microagujeros negros y además, por alguna razón, estos microagujeros fueran estables y pudieran destruir la Tierra, nuestro otro acelerador (el grande, no la birria que es el LHC) nos hubiera destruido ya. Me temo que vas a tener que seguir leyendo mis diatribas para encontrar la explicación, pero deja que me repita: si esto fuera posible, no estarías leyendo este artículo porque la Tierra hubiera sido destruida por el acelerador potente que ya tenemos.

Pero sigamos con cosas concretas: el segundo peligro más mencionado por las teorías catastrofistas es el de la materia extraña estable. Hemos hablado de la extrañeza y las partículas extrañas en el contexto de física de partículas al hablar del kaón y de los hiperones, por ejemplo. Sin embargo, las partículas extrañas que conocemos son todas muy inestables. Algunas teorías, no verificadas hasta el momento, plantean que bajo las condiciones adecuadas y con una presión enorme sería posible crear materia extraña estable, que puede impactar contra materia normal (protones, neutrones, etc.) y convertirla a su vez en materia extraña estable.

Sucedería en este caso algo parecido a lo de los microagujeros negros: algo muy pequeño al principio que fuera “contagioso”, es decir, que fuera convirtiendo al resto de la Tierra en algo similar a sí mismo de modo que la Tierra, como la conocemos, dejase de existir. Acabaría siendo una “pelota de materia extraña”, y una vez más nuestra recompensa por construir el LHC sería la extinción.

El problema concreto en este caso es que, incluso dentro de las teorías no demostradas que predicen la existencia de materia extraña estable, la probabilidad de crearla no aumenta con la energía: desciende con la temperatura y la energía de las colisiones a partir de cierto valor. De modo que al ser más potente que cualquier otro que hayamos construido, en este caso, el LHC tiene muchas menos probabilidades de crearla que los aceleradores más pequeños que lo preceden. Puesto que estás leyendo estas líneas, los aceleradores más pequeños que el LHC no han destruido la Tierra tras multitud de colisiones, con lo que el LHC, mucho menos adecuado que ellos para este propósito, tampoco lo hará.

Ya, ya sé lo que puedes decir de nuevo: “¿Y si las teorías que plantean la existencia de materia extraña estable son ciertas, pero no del todo? ¿Y si no sólo es posible que exista, sino que la probabilidad de que se produzca aumenta con la energía en vez de disminuir? Entonces, el LHC podría crearla cuando otros aceleradores menos potentes no podían”.

Mi respuesta es una vez más la misma de antes: si eso fuera así, nuestro gran acelerador –el que deja al LHC en pañales– ya nos hubiera destruido hace mucho tiempo. Y aquí llegamos, por fin, a la verdadera clave de la cuestión, y el argumento que desmonta la Falacia de cabo a rabo. Si no me he limitado a él ha sido por dos razones: porque los peligros de los microagujeros negros y la materia extraña estable se oyen muy a menudo y no está mal estar informado de algunos detalles y cómo responder a ellos, y porque ¡qué diablos!, hablar de esas cosas es divertido.

La confusión acerca del LHC, extendidísima, es que la gente piensa que este acelerador es el más poderoso que ha existido nunca… y eso es absolutamente falso. Desde antes de que el ser humano anduviese sobre la Tierra ya existía otro mucho más potente: el propio Universo, que nos bombardea constantemente con partículas mucho más energéticas que las que el LHC podrá acelerar jamás. No es lo mismo “el más potente que hemos construido” que “el más potente que ha existido”, por más que nuestro orgullo de especie se empeñe.

El LHC logrará energías por colisión, como he dicho antes, de unos 1015 eV. Es cierto que nunca antes hemos logrado energías similares artificialmente, y este acelerador es, en efecto, un verdadero logro científico y tecnológico de la humanidad. Pero los rayos cósmicos que llegan a la Tierra todo el tiempo tienen energías que pueden llegar a ser muchísimo mayores. Aunque nunca hemos dedicado un artículo específico a los rayos cósmicos, sí los mencionamos al hablar del muón, ya que su impacto sobre las partículas de la atmósfera genera verdaderas “cascadas” de partículas inestables que resultan muy útiles a los físicos.

El nombre de “rayos cósmicos” no es demasiado afortunado, pero bueno: se trata básicamente de protones, electrones y núcleos de helio (aunque nueve de cada diez partículas son protones) que se mueven a velocidades extraordinariamente altas y, por tanto, tienen energías gigantescas. Hay muchas fuentes de ellos ahí fuera, desde nuestro propio Sol hasta restos de supernovas y núcleos activos de galaxias; para que te hagas una idea, el máximo de energía detectado en partículas de los rayos cósmicos sobre la atmósfera de la Tierra es de unos 3·1020 eV. ¡Que se dice pronto!

No sé si te haces una idea de la barbaridad que eso supone, pero imagina esto: en un año, la luz recorre, evidentemente, una distancia de un año-luz. Bien, esta partícula de 3·1020 eV habría recorrido menos de un año-luz en un año (puesto que una partícula material no puede alcanzar la velocidad de la luz)… habría recorrido 0,00000005 metros menos que un año-luz. Difícil de asimilar, ¿verdad?

Desde luego, no todos los rayos cósmicos tienen tal energía, pero a la Tierra llegan con mucha regularidad partículas de esta naturaleza con energías de 1016-1019 eV, es decir, partículas decenas, cientos, miles, cientos de miles de veces más energéticas que cualquiera que pueda acelerar el LHC. Y la Tierra, por supuesto, no ha sido destruida por microagujeros negros ni por materia extraña estable ni por nada de nada.

De modo que tal vez el LHC no funcione; tal vez sea un desastre y explote, matando a todos los científicos que hay en él, o tal vez genere cosas insospechadas por nosotros: pero seguro que no destruye la Tierra, porque si no nuestro planeta no existiría ya. El LHC, comparado con los rayos cósmicos, es un juguete de feria.

“Ah, pero ¿y si simplemente hemos tenido suerte todos estos miles de millones de años?”, puedes preguntarte. Desde luego, no creo que en este caso estés siendo razonable, puesto que la Tierra lleva aquí muchísimo tiempo y ha recibido incontables impactos de partículas muchísimo más energéticas que las que va a producir el LHC, pero bueno.

Pero es que la Tierra no es el único lugar sobre el que se producen estas colisiones inimaginables, se producen sobre todos los cuerpos celestes: no se ha destruido así ningún planeta del Sistema Solar, ni el propio Sol, ni absolutamente ningún objeto del Universo que hayamos visto hasta ahora requiere de una explicación así, y debería haber muchos restos de ese tipo. Incluso aunque nosotros en particular hubiéramos tenido una fortuna absurda, deberíamos estar rodeados de agujeros negros grandes y pequeños, estrellas extrañas por todas partes… porque los rayos cósmicos lo inundan todo, continuamente.

“¿Por qué diablos entonces construimos el LHC?”, puedes plantearte, en este caso de manera muy razonable. “¿No era tan especial? ¡Ahora resulta que es un juguete!”

Sí, es especial, pero no porque consiga colisiones que nunca antes hayamos observado, o que no se estén produciendo ahora mismo según me lees. Es especial porque logrará producir esas colisiones a voluntad, donde y cuando nosotros queremos, y de modo que tengamos todos nuestros instrumentos de medida listos allí mismo para registrar hasta el más mínimo detalle de lo que está pasando. Como he dicho antes, a la Tierra llegan partículas muy energéticas todo el tiempo, pero la Tierra es muy grande y no podemos “mirar” a todas partes todo el tiempo. Además, los impactos suelen producirse en lugares muy alejados de nuestros laboratorios, cerca de la cima de la atmósfera, y no podemos ver lo que pasa allí mismo, sino los resultados muy alejados (como partículas que provienen de partículas que provienen de partículas involucradas en el choque).

Es decir, el LHC no es especial por ser poderoso –que lo es comparado con nuestros aceleradores anteriores, pero no con el Universo–, sino por ser conveniente. Nos permite ver las colisiones muy energéticas como a nosotros nos gusta, y probablemente de él saldrán unos cuantos Premios Nobel y, ¡ojalá!, la detección del bosón de Higgs o incluso de partículas fuera del Modelo Estándar.

Lo que no pasará es que la Tierra desaparezca.