Una época dorada para la física cuántica
La física de partículas ha experimentado en las últimas décadas una revolución en el ámbito teórico y experimental. Son dos las causas principales que han hecho posible este gran avance, por un lado la construcción de aceleradores de partículas cada vez más potentes, que permiten lanzar protones a velocidades cercanas a la de la luz para que colisionen con elevadísima energía, y por otro la aplicación de sofisticados sistemas informáticos, que permiten la detección en cámaras digitales y la visualización en pantallas de gran resolución, de las partículas resultantes tras los impactos. El hallazgo continuo de nuevas partículas en estos aceleradores ha conformado un marco teórico-matemático que establece los principios sobre la interacción entre partículas y las fuerzas a las que están sometidas, denominado Modelo Estándar de Física de Partículas.
Partículas elementales
Han transcurrido ya más de 200 años desde que el científico inglés John Dalton, postuló que el átomo era la parte más pequeña que constituía la materia, siendo además indivisible. Posteriormente se profundizó en la estructura atómica, diferenciando entre un núcleo formado por protones y neutrones y una corteza integrada por los electrones orbitando alrededor del núcleo. Hoy sabemos que los dos primeros tampoco son partículas elementales, ya que están formados por partes más simples. Los dos tipos básicos de partículas son los fermiones (a su vez se dividen en quarks y leptones), que son los constituyentes de la materia corriente, y los bosones, cuya misión es hacer de transmisores de las fuerzas que se generan en las interacciones fundamentales de las partículas.
¿Qué es el bosón de Higgs?
Fue el físico Peter Higgs quién en 1964 postuló la existencia de una “nueva partícula” para dar coherencia y completar el Modelo Estándar. Su propuesta consistió en predecir la existencia de un “campo” que inundaba todo el espacio, siendo el responsable de atribuir masa a algunas partículas subatómicas y a otras no (“campo de Higgs”). Este campo, debería tener asociada una partícula encargada de transmitir esa interacción campo-partícula, de la misma manera que el fotón es el bosón del campo electromagnético, responsable de transmitir la fuerza de interacción entre las partículas con carga eléctrica. La teoría estaba clara y era capaz incluso de asignar masa a las nuevas partículas que se iban descubriendo continuamente en los aceleradores de partículas. De esta manera el bosón de Higgs al interaccionar con las partículas elementales les atribuye una masa determinada, dependiendo de la intensidad de dicha interacción. A modo de símil, sería como una especie de fricción de las partículas con el “campo de Higgs” de manera que las más livianas tendrían más libertad de movimiento y las más pesadas se moverían con mayor dificultad a través de este campo.
El LHC del CERN, pieza clave en el descubrimiento del bosón de Higgs.
El mayor y más potente acelerador de partículas del mundo, el LHC (Gran Colisionador de Hadrones) del CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas) que opera bajo la dirección de la Organización Europea para la Investigación Nuclear, está ubicado en la frontera franco-suiza, cerca de Ginebra. En su interior se produce la colisión de protones a una velocidad cercana a la de la luz. Cuanto mayor sea la energía de las partículas que chocan, más masa tendrán las partículas resultantes de la colisión ( según la famosa ecuación de Einstein, E=m ) y mayor probabilidad existe de que puedan ser detectadas por el LHC. Sin embargo el bosón de Higgs, según el Modelo Estándar es una partícula masiva inestable que se desintegra instantáneamente, siendo imposible ser captada directamente por los detectores. Lo que se observa en ellos y luego se analiza, son las huellas que deja tras su desaparición, partículas más pequeñas como fotones o muones, que si pueden ser detectadas.
Comunicado del gran hallazgo por el CERN
El laboratorio Europeo de Física de Partículas comunicó a principios de Julio, los resultados preliminares de los últimos experimentos llevados a cabo en el LHC, vinculados con la búsqueda del bosón de Higgs. Los responsables de la investigación afirman haber observado una “nueva partícula” en la región de masa entre 125 y 126 giga electrón voltios ( 1 Gev equivale a la masa de un protón). Es el bosón más pesado encontrado hasta ahora y todos los indicios apuntan a que se trata del bosón de Higgs. La probabilidad científica de que pueda ser la partícula buscada hace décadas es de 5 sigma, equivalente a una certeza del 99,99994%.
“Que es un nuevo bosón está claro, aunque todavía tenemos que seguir estudiando las características de las colisiones y partículas observadas para determinar que sin lugar a dudas se trata del bosón de Higgs” , afirmaba el equipo de investigadores del CERN el día del comunicado oficial. Sin embargo el nivel de certeza obtenido a priori, implica una altísima probabilidad de haber dado con la partícula predicha por Higgs y que completa el marco teórico del Modelo Estándar, la pieza que faltaba en el puzle.
¿Partícula de Dios?
El premio Nobel de Física Leon Lederman en su libro “Si el universo es la respuesta, ¿Cuál es la pregunta?” escribió en una de sus páginas “el campo de Higgs, el Modelo Estándar y nuestra imagen de cómo Dios hizo el universo depende de encontrar el bosón de Higgs”. Quizás Lederman, hace ya una década fue demasiado optimista al asignar a la entonces teórica partícula el atributo Divino. Su colega y director científico del CERN Sandro Bertolucci afirmaba hace unos días “El bosón de Higgs del Modelo Estandar no es el final, sino el punto de partida en la investigación del universo más allá de la física conocida”. En este sentido no debemos olvidar que la materia que conocemos, la que palpamos, de la que están formadas las piedras, los planetas y las personas supone sólo el 4% del universo, siendo el resto energía y materia oscura todavía por explorar y descubrir.
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