La importancia del bosón de Higgs

Por Josep Corbella.

Es lo que ocurre cuando uno llega a mitad de la fiesta, se encuentra con que todo el mundo está saltando y riendo, celebrándolo a lo grande, y uno se queda al margen preguntándose: ¿por qué estarán tan contentos? HiggsteriaLo mismo ha ocurrido entre los físicos y el resto de la humanidad desde el 4 de julio, cuando la Organización Europea de Investigación Nuclear (CERN) anunció el descubrimiento de una nueva partícula que parece ser el bosón de Higgs. A continuación, para quien quiera sumarse a la fiesta, una breve explicación de por qué los físicos lo están celebrando con tanto entusiasmo:

Los pilares del cosmos. Matteo Cavalli, director del Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), recurre a una metáfora arquitectónica para explicar la importancia del higgs. “Tenemos una gran construcción que explica de manera satisfactoria los fenómenos que observamos en el universo pero, cuando buscábamos los pilares que aguantan el edificio, no los veíamos”, declara.

Esta gran construcción es la teoría del Modelo Estándar que da sentido a todas las partículas conocidas y a tres fuerzas que gobiernan el universo (electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil). El pilar que debía aguantar todo el edificio es el bosón de Higgs. Si esta partícula no existiera, la teoría se desmoronaría.

El higgs se ha comparado por este motivo a la partícula que completa el Modelo Estándar, la pieza final del rompecabezas. Su descubrimiento confirma que todo el trabajo que los físicos de partículas han realizado a lo largo del último medio siglo, construyendo el Modelo Estándar pieza a pieza, es correcto. Sin el higgs, hubiera habido que borrar la pizarra, renunciar a medio siglo de experimentos y teorías, y volver a empezar. Esto explica que se haya construido el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), la máquina más compleja de la historia, con una inversión de unos 6.000 millones de dólares, con el objetivo de buscar el higgs. Y explica también las ovaciones que recibieron Fabiola Gianotti y Joe Incandela, coordinadores de los detectores Atlas y CMS, cuando presentaron el descubrimiento de la nueva partícula el 4 de julio. El Modelo Estándar estaba salvado. Pero hay otros motivos para celebrarlo.

Puerta hacia lo desconocido. Que el Modelo Estándar sea una teoría correcta no significa que sea completa. De hecho, no lo es. Explica el 4% de toda la materia y energía del universo, aquellas que forman el universo visible. Pero no dice nada sobre la materia oscura, que representa el 24% del cosmos y que guía los movimientos de las galaxias. Y tampoco sobre la energía oscura, que tiene un efecto opuesto a la gravedad, que está acelerando la expansión del universo y que representa el 72% restante.

Los físicos esperan que, a medida que el higgs revele sus secretos en los próximos años, permita ir más allá del Modelo Estándar y adentrarse en este universo oscuro. La metáfora adecuada, en este caso, es la de la llave, apunta Matteo Cavalli. “El bosón de Higgs abre una puerta, pero aún no sabemos qué hay detrás“.  

Según Enrique Fernández, físico del IFAE, “esta será probablemente la consecuencia más importante” del descubrimiento de la nueva partícula. Algunos datos preliminares del LHC, que aún no son estadísticamente significativos, indican que la partícula que se ha descubierto no se comporta exactamente como debería hacerlo el higgs predicho por la teoría actual. Estos datos preliminares indican que el higgs podría ser el pasaporte hacia la física que está esperando más allá del Modelo Estándar.

Como una obra de arte. El descubrimiento del higgs culmina con éxito una de las aventuras de exploración más largas y ambiciosas de la historia de la ciencia. Ha sido medio siglo de búsqueda para comprender los engranajes que mueven el universo.

Llegar al higgs ha sido como llegar por primera vez al polo sur, a la cumbre del Everest o a la Luna. “Representa lo mejor que la ciencia puede ofrecer a la civilización moderna“, ha escrito el físico Lawrence Krauss, de la Universidad del estado de Arizona (EE.UU.), en The New York Times. Según Krauss, el higgs “es un canto a la capacidad de la mente humana de descubrir los secretos de la naturaleza. Cambiará nuestra visión sobre nosotros mismos y nuestro lugar en el universo. Sin duda esto es lo que distingue a la gran música, a la gran literatura, al gran arte… y a la gran ciencia“.

Lo cual no significa que todo el mundo tenga que apreciar el higgs igual que no todo el mundo aprecia las óperas de Wagner. Y que sea oportuno preguntarse si vale la pena invertir tanto esfuerzo y dinero en un bosón. La respuesta, según una publicación tan poco sospechosa de defender el despilfarro como The Economist, es que el coste del LHC “es una cantidad relativamente pequeña por descubrir cómo funcionan realmente las cosas“.

El secreto está en la masa. Todo lo que hayan leído hasta aquí tal vez les haya hecho pensar que lo más importante que se ha descubierto en el LHC es el bosón de Higgs. Pero no. El trofeo realmente importante es el llamado campo de Higgs, que explica por qué los cuerpos tenemos masa. Para comprender intuitivamente qué es un campo en física, piensen en el campo magnético terrestre: es algo que actúa en todo momento y en todas las regiones del espacio que rodea la Tierra. Del mismo modo, el campo de Higgs, si la teoría es correcta, actúa en todo momento en todo el universo.

Las partículas que interactúan con este campo se ven frenadas de manera similar a como el agua de una piscina frena a un nadador: cuanto más interactúa una partícula, más masa adquiere y más lenta va. En cambio, aquellas partículas que no interfieren con el campo de Higgs, como los fotones, no adquieren masa y van a la velocidad de la luz.

El problema es que el campo de Higgs no se puede detectar directamente. Pero todo campo tiene una partícula asociada que sí se puede detectar, Los físicos han buscado el bosón de Higgs porque es la partícula que delata la existencia del campo de Higgs.

Nuestro lugar en el universo. Sin bosón y campo de Higgs, por lo tanto, nada en el universo tendría masa. Si hubiera algo, serían partículas sin masa moviéndose a la velocidad de la luz. No habría, por lo tanto, ni estrellas, ni átomos, ni físicos preguntándose sobre el bosón de Higgs.

Curiosamente, ni el bosón ni el campo de Higgs existían en la primera fracción de segundo después del big bang. Nacieron poco después por alguna irregularidad cósmica aún no aclarada, De no ser por aquella irregularidad, nada de lo que hace que el universo sea un lugar interesante -para nosotros por lo menos- se hubiera creado. Tal como lo ha formulado The Economist, “el descubrimiento del higgs da sentido a lo que, de otro modo, sería incomprensible“.

Fuente: La Vanguardia 15/7/2012

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