El mundo celebra este lunes el décimo aniversario del descubrimiento del bosón de Higgs, que cambió la historia de la Física. El acontecimiento provocó primero entusiasmo y después resaca científica, porque no se ha podido avanzar mucho más en los misterios del universo. Pero todo puede cambiar a partir del 5 de julio: el LHC arranca de nuevo, tras cuatro años de parón.
Este año, el 4 de julio no marca solo el aniversario de la independencia de Estados Unidos, sino la celebración por todo lo alto del descubrimiento, hace 10 años, del bosón de Higss, que cambió la historia de la física y sigue prometiendo revelaciones sorprendentes.
El CERN de Ginebra celebra este lunes el aniversario por todo lo alto, con un simposio conmemorativo, en el cual se repasará todo lo que ha aportado esta sorprendente partícula y considerará las expectativas futuras. El simposio podrá seguirse por Internet en todo el mundo.
En España, tanto el CIEMAT como la Universidad de Granada preparan también eventos conmemorativos, al igual que muchos otros centros de investigación de España y el mundo.
La fiesta está más que justificada. El bosón de Higgs o partícula de Higgs es una partícula elemental propuesta en el Modelo Estándar. No posee espín, carga eléctrica o color, es muy inestable y se desintegra rápidamente: su vida media es del orden de la miltrillonésima parte de un segundo (zeptosegundo). Hasta hace 10 años, no habíamos confirmado su existencia.
El nombre de esta partícula procede de Peter Higgs, un físico británico conocido por haber propuesto, en los años sesenta del siglo pasado, la existencia de una nueva partícula considerada como «la partícula más codiciada de la física moderna». Tras su confirmación en el CERN, en 2013 Higgs recibió el premio Nobel de física junto a François Englert.
Por qué tienen masa
El bosón de Higgs es la partícula que explica por qué las partículas elementales tienen masa. Su descubrimiento, anunciado con todo boato el 4 de julio de 2012, fue un gran triunfo, tanto para la teoría matemática que predijo su existencia, como para el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que reveló el Higgs al romper protones con una violencia sin precedentes. Medio millón de personas siguieron por internet el anuncio del CERN.
Los científicos habían previsto su existencia en 1964, pero tuvieron que esperar más de 40 años hasta dar con ella: ocurrió cuando el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más grande y de mayor energía que existe, y la máquina más grande construida por el ser humano, comenzó a unir protones a energías extremadamente altas, mientras que dos grandes experimentos, ATLAS y CMS, utilizaron detectores masivos para mirar lo que pasaba a través de los escombros.
“El descubrimiento inicial se basó en la descomposición de los bosones de Higgs en dos fotones, dos bosones Z o dos bosones W. Eso fue solo una pequeña fracción de las desintegraciones que podría sufrir el Higgs. Hay muchas más. La cantidad de desintegraciones del bosón de Higgs en un conjunto particular de partículas depende críticamente de sus masas. Este rasgo característico fue fundamental para confirmar que realmente estábamos ante el bosón de Higgs”, explica uno de los participantes en el experimento CMS, Christoph Paus, del MIT.
La última pieza del rompecabezas
La importancia del descubrimiento radica en que el bosón de Higgs era la última pieza que faltaba al Modelo Estándar de física de partículas, el modelo más completo del universo que hemos podido elaborar.
Este modelo explica no solo las partículas que forman todo el universo, sino también sus interacciones, que transmiten fuerzas cruciales como el electromagnetismo. Sin el bosón de Higgs el Modelo Estándar estaba incompleto.
Sin embargo, la alegría científica no duró mucho, porque el bosón de Higgs, más que señalar el final de un trayecto, abrió lo que se considera el comienzo de una nueva etapa de la física elemental, que los científicos reconocen está todavía en sus fases iniciales.
Al principio se pensó que el bosón de Higgs arrastraría el descubrimiento de muchas nuevas partículas: ayudaría a resolver algunos de los mayores misterios del universo. Sin embargo, la realidad es que nada de eso ha ocurrido. La resaca científica perdura, destaca el físico Harry Cliff.
Vuelve el optimismo
El optimismo ha vuelto porque el LHC, tras cuatro años de parón, vuelve a ponerse en marcha el 5 de julio: en la última década han aumentado los indicios de una nueva física que trasciende los límites del Modelo Estándar, y las esperanzas están especialmente centradas en lo que pueda aportar el LHC en esta nueva etapa.
En el momento del descubrimiento de Higgs, las colisiones en el LHC alcanzaron una energía de 8 billones de electronvoltios. Se espera que las colisiones alcancen un récord de 13,6 billones de electronvoltios a partir del 5 de julio. La toma de datos continuará hasta 2026.
Estas energías más altas ofrecen oportunidades para detectar partículas más pesadas. Y se espera que el LHC de alta luminosidad, una iteración más potente del LHC, se ponga en marcha en 2029, destaca ScienceNews. Y concluye: los defectos del Modelo Estándar hacen que los físicos confíen en que debe haber más tesoros por desenterrar. Hay mucha información por venir.
El CERN destaca que el bosón de Higgs es una partícula de corta duración que no constituye la materia de la que estamos hechos y con la que interactuamos: solo se puede observar en las condiciones extremas creadas en los aceleradores de partículas.
Sin embargo, aunque no afecta directamente a la vida cotidiana, su importancia radica, en primer lugar, en que permite comprender mejor el mundo y, en segundo lugar, en que la investigación en torno a su descubrimiento ha tenido, y seguirá teniendo, impactos positivos en la sociedad, según el CERN. Ha llegado el momento de comprobarlo.
Perspectiva española en el descubrimiento del bosón de Higgs
La comunidad investigadora española tuvo, y continúa teniendo, un papel muy importante en las colaboraciones ATLAS Y CMS del CERN, los experimentos que anunciaron el avistamiento del bosón de Higgs el 4 de julio de 2012.
Desde la aprobación del detector ATLAS, participan en él investigadores del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE), Instituto de Física Corpuscular (IFIC), Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) y de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM).
Por otro lado, la presencia nacional también despunta en el programa CMS desde los inicios de este experimento. Destacan los grupos del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), Instituto de Física de Cantabria (IFCA), Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y de la Universidad de Oviedo (UO). Más recientemente se han incorporado a la colaboración CMS investigadores del Instituto Tecnológico de Aragón (ITAINNOVA) y del Centro Nacional de Microelectrónica (CNM).
Carlos Lacasta, investigador en el IFIC, y Celso Martínez, investigador en el IFCA, son actualmente los Representantes Españoles de ATLAS y CMS, respectivamente. Este puesto se designa como National Contact Physicist y la persona al cargo hace de contacto entre la colaboración (ATLAS o CMS, en este caso) y España.
(CPAN)
(Este artículo, publicado originalmente el 1 de julio, se ha actualizado con nueva información).
