El Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), el laboratorio de investigación fundamental más importante del mundo, cumple 50 años. El español Manuel Aguilar Benítez de Lugo, elegido Vicepresidente del mismo.

El CERN (Centro Europeo de Investigación Nuclear o Laboratorio Europeo de Física de Partículas Elementales), con sede en Ginebra (Suiza), ha cumplido en el año 2004 el 50 Aniversario de su creación. El CERN es en la actualidad el Laboratorio de Investigación Fundamental más importante del Mundo. En él trabajan más de la mitad del total de investigadores que desarrollan una actividad científica en Física de Partículas Elementales o Física de Altas Energías, disciplina que estudia los constituyentes íntimos de la materia y las fuerzas fundamentales a través de las cuales interaccionan. El CERN es una Organización internacional e intergubernamental formada por veinte Estados Miembros: Alemania, Austria, Bélgica, Bulgaria, República Checa, Dinamarca, Eslovaquia, España, Finlandia, Francia, Grecia, Holanda, Hungría, Italia, Noruega, Polonia, Portugal, Reino Unido, Suecia y Suiza.

El CERN está en el origen de lo que constituye el verdadero espíritu de la unidad europea. Esto es, de cooperación abierta y sin fronteras. La movilidad de investigadores generada por el CERN desde sus inicios hace 50 años se ha trasladado de forma amplificada a otros ámbitos de la sociedad y es hoy una de las señas de identidad en la Unión Europea. Es sintomático que un buen número de los países que en mayo de 2004 se integraron en la Unión Europea pertenecían desde hace años al CERN. En un cierto sentido podría afirmarse que la idea de Europa tuvo su primera concreción en la creación del CERN hace 50 años.

Los laboratorios e instalaciones del CERN ocupan una superficie de aproximadamente 600 hectáreas en la región fronteriza franco-suiza próxima a Ginebra. La plantilla del CERN está formada por 2500 personas, hay un total de 500 becarios e investigadores asociados. Un 3,55% de la plantilla, 89 personas, tiene nacionalidad española. El presupuesto de gastos para el año 2004 alcanza la cifra de 1280 millones de francos suizos, unos 820 millones de euros. La contribución de España al presupuesto de ingresos del CERN es del 7,5%, unos 47 millones de euros. Por nivel de contribuciones España ocupa el quinto lugar después de Alemania, Reino Unido, Francia e Italia.

El número de usuarios externos, básicamente físicos e ingenieros de los centros de investigación que participan en los programas del CERN, alcanza la cifra de 5972; 4138 procedentes de estados miembros y 1834 de estados no miembros (Estados Unidos, Rusia, Japón, India, Canadá, China e Israel fundamentalmente). La presencia española en la categoría de usuarios es de un 3,01 % del total, 180 personas (4,35 % si se normaliza a los estados miembros).

El CERN cuenta con el más importante complejo de aceleradores de partículas del mundo. Hasta el año 2000 la instalación más importante era LEP (Large Electron Positron Machine), un colisionador de electrones y positrones instalado en un túnel circular subterráneo con una circunferencia de 27 km. En este túnel, una vez desmantelado LEP, se está ensamblando el nuevo gran acelerador del CERN: el LHC (Large Hadron Collider), una gran instalación científica que permitirá estudiar colisiones protón-protón y plomo-plomo a energías muy superiores y explorar la naturaleza de la estructura fundamental de la materia a distancias muy pequeñas (10 18 metros). El LHC entrará en funcionamiento a finales de 2007.

El CERN constituye el primer y paradigmático ejemplo de colaboración europea a gran escala y ha establecido el modelo para la creación de nuevas organizaciones multinacionales europeas dedicadas a la investigación (ESA, ESO, EMBL, ESRF). El CERN constituye la más importante referencia a escala mundial en el ámbito de la investigación básica, del desarrollo y la innovación tecnológica, de la educación y formación académica, y de la cooperación internacional. En estas cuatro vertientes el CERN se ha consagrado como un formidable centro de excelencia y su espíritu ha trascendido más allá de sus objetivos estrictamente científicos.

En resumen, el avance en el conocimiento de este fenómeno ha permitido revelar que dos son los factores principales que causan la complejidad en el comportamiento de la litosfera. En primer lugar una estructura jerárquica multifractal de bloques de masa rocosa cuyos tamaños abarcan desde los de las placas tectónicas hasta los granos de las rocas. En segundo, la inestabilidad que se produce por un sin numero de mecanismos no lineales que controlan la distribución del campo de esfuerzos y sus efectos sobre estos bloques. La dinámica de la litosfera se encuentra controlada por una amplio abanico de mecanismos interdependientes y que se concentran predominantemente en las redes de fallas y que interaccionan a través y a lo largo de una amplia jerarquía de escalas. Es muy complicado detectar y extraer la influencia de uno sólo de éstos factores, en las características del flujo sísmico, analizando las observaciones y registros símicos, dado que éste se encuentra afectado por el acoplamiento simultaneo de varios agentes a la vez. Es también difícil, si no imposible, el identificar la influencia de un solo factor con el uso exclusivo del registro sísmico. Estas y otras dificultades pueden ser parcialmente resueltas con el uso de complejas modelizaciones (mediante autómatas celulares) y simulaciones numéricas (operadas sobre grandes ordenadores con muchos procesadores en paralelo), computacionalmente costosas, de las causas que generan la sismicidad sobre los planos de falla, estudiando los catálogos sísmicos y la distribución espacial de eventos obtenidos sintéticamente.

La aportación del CERN al conocimiento de la estructura fundamental de la materia (partículas elementales e interacciones) ha sido esencial. Gracias a los trabajos realizados en el CERN en los últimos 30 años (descubrimiento de las corrientes neutras, descubrimiento de los bosones vectoriales intermediarios, validación de la estructura mecano-cuántica del Modelo Estándar) tenemos una comprensión profunda de las interacciones electromagnéticas y débiles y la prueba definitiva de su descripción unificada, un hecho de importancia comparable a la unificación electromagnética propuesta por J. C. Maxwell en 1864. El CERN ha contribuido de forma destacada al desarrollo de instrumentación avanzada para la construcción de instalaciones científicas de complejidad y tamaño desconocidos hasta hace unas pocas décadas en el ámbito de la Ciencia pura. Estos descubrimientos han merecido reconocimiento al más alto nivel como lo demuestra la concesión del Premio Nobel de Física a tres de sus ilustres investigadores: Simon van der Meer (1984), Carlo Rubbia (1984), Georges Charpak (1992). El entorno científico y las sobresalientes infraestructuras del CERN han atraído a los más prestigiosos investigadores en este campo y varios Premios Nobel de Física, J. Steinberger, S. C.C. Ting y M. Veltman entre otros, han desarrollado gran parte de su actividad en el CERN.

Es obligado destacar que no sólo en el terreno de las realizaciones científicas el CERN ha cumplido sus objetivos. En los ámbitos de la innovación y el desarrollo tecnológico, y de la educación y transferencia de conocimiento y tecnología, el CERN ha sido una referencia a nivel europeo y mundial y un modelo seguido para la creación de otras organizaciones europeas dedicadas a la investigación. La invención del World Wide Web en el CERN es el ejemplo paradigmático de lo que la Ciencia Básica puede aportar a la Sociedad. La aplicación de instrumentación avanzada en sectores de la Medicina es otro aspecto destacable y en creciente expansión.

La realización de una investigación básica de excelencia, que exige el desarrollo de numerosas tecnologías de vanguardia, es un factor esencial para la formación de jóvenes licenciados, ingenieros y técnicos procedentes de muy diversas entidades académicas. 221 becarios, de los que 30 son españoles (el 13,57 %), forman parte de la plantilla del CERN, trabajan en sus instalaciones al tiempo que progresan en su formación. Adicionalmente, el CERN sustenta numerosos programas específicos para la formación de estudiantes de licenciatura y doctorado, aprendices y técnicos de distinta graduación.

La comunidad científica española tuvo un notable protagonismo en el programa experimental del colisionador LEP. Investigadores del IFAE (Instituto de Física de Altas Energías) de Barcelona, IFIC (Instituto de Física Corpuscular) de Valencia, IFCA (Instituto de Física de Cantabria) y CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) de Madrid, participaron en tres de los cuatro experimentos (ALEPH, DELPHI y L3). Estos grupos, así como grupos de la Universidad Autónoma de Madrid, la Universidad de Barcelona, la Universidad de Santiago de Compostela y la Universidad de Oviedo, están participando en la construcción de tres de los cuatro experimentos del LHC (ATLAS, CMS y LHCb) y en el desarrollo de las herramientas de cálculo científico (basadas en tecnologías Grid) para la manipulación y estudio de los datos experimentales.

Grupos españoles (los arriba citados, los del CSIC-Valencia y CSIC-Madrid, los de las Universidades de Zaragoza, Granada, Sevilla y Huelva, Politécnica de Cataluña y Madrid) participan en otros programas del CERN (experimento ICARUS del proyecto CNGS, experimentos en N-TOF, experimentos DIRAC y HARP del PS, experimento CAST, experimentos en ISOLDE), así como en actividades de I+D de cara al futuro (proyecto CLIC-CTF3).

A corto plazo la primera prioridad del CERN es la explotación científica de los proyectos en curso (colisionador LHC, con sus detectores ALICE, CMS, ATLAS, LHCb y en el haz de neutrinos CNGS, con los detectores OPERA e ICARUS en el Laboratorio Nacional del Gran Sasso).

La construcción del LHC y de los distintos experimentos estará completada a finales de 2006. Los primeros haces de partículas están previstos para el verano de 2007 y los primeros resultados científicos deberían obtenerse a principios de 2008. El programa del LHC tendrá una duración no inferior a diez años y se están estudiando posibles incrementos de la luminosidad (un factor 10) y energía (un factor 2). La implementación de estas mejoras vendrá dictada por los resultados científicos y las disponibilidades financieras.

El programa científico del LHC es absolutamente fascinante y pretende contestar a preguntas fundamentales no sólo en el ámbito de la Física de Partículas sino también en disciplinas afines: la Cosmología y la Astrofísica de Altas Energías. La existencia de nuevos constituyentes y/o nuevas interacciones, la unificación de las fuerzas, el origen de la masa, la estructura mecano-cuántica del vacío, la existencia de partículas super- simétricas y su posible conexión con la naturaleza de la materia oscura, el significado de la energía oscura, la existencia de nuevas dimensiones espacio-temporales, la asimetría materia-antimateria, el estado de la materia nuclear instantes después del Big Bang.., son cuestiones esenciales cuya resolución nos permitirá profundizar en la comprensión de las leyes que gobiernan la evolución del Universo desde el mismo instante de su creación.

Los resultados científicos que se obtengan en el LHC permitirán planificar el futuro de la Física de Altas Energías sobre bases sólidas. Probablemente el estudio detallado de algunos fenómenos requerirá la construcción de aceleradores de más alta energía, seguramente del tipo colisionadores lineales electrón-positrón. En este sentido, el CERN mantiene un competitivo programa en I+D que garantizará el indiscutible liderazgo mundial de la Organización en las próximas décadas.

El pasado 19 de octubre se celebró en el CERN la ceremonia oficial de celebración del 50 Aniversario de la Organización. El Profesor Federico Mayor Zaragoza pronunció el discurso central. Tras recordar los logros de la Organización y recalcar el papel esencial desarrollado en aras del progreso y la cohesión europea en el campo de la investigación científica y técnica, concluyó anticipando que "El futuro del CERN sólo podrá ser mejor que su pasado". En la alocución que cerró el acto, Su Majestad el Rey Juan Carlos I, felicitó a todos los que han participado en esta gran aventura de la Ciencia y les animó a mantener los niveles de excelencia alcanzados, que serán necesarios para afrontar los inmediatos desafíos científico-técnicos, al tiempo que señalaba que España mantendría su compromiso de apoyo y colaboración y potenciaría las actividades que se desarrollan en nuestras universidades y centros de investigación.

Manuel Aguilar Benítez de Lugo
Vicepresidente del Consejo del CERN
Director del Departamento de Fusión y Física de Partículas Elementales del CIEMAT