El Bosón de Higgs, el mayor descubrimiento en un siglo
El hallazgo de la última pieza que explica las fuerzas del Universo fue confirmado por la comunidad científica mundial
Se señaló que con 95% de confianza que el bosón de Higgs tiene una masa de 125.3 gigaelectrónvoltios (GeV), unas 130 veces la masa del protón. (Foto: AP/Keystone/Salvatore Di Nolfi )
Científicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés) confirmaron el descubrimiento del Bosón de Higgs, partícula subatómica conocida popularmente como la "partícula de Dios", esquivo componente que hace que todos los objetos del Universo tengan masa.
Este hallazgo científico, considerado el más importante del mundo en los últimos 100 años, fue anunciado por Joe Incandela, portavoz del detector Solenoide Compacto de Muones (CMS) del LHC, que desde hace años busca esta pequeña partícula subatómica, última pieza faltante del Modelo Estándar de la física, que explica todas las fuerzas del Universo.
"Si bien es un resultado preliminar, es muy fuerte y muy sólido", afirmó Incandela durante la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (ICHEP 2012) que se celebra en Melbourne, Australia, donde se expusieron los resultados obtenidos por los experimentos CMS y ATLAS del LHC.
En un comunicado del CERN, se señala que con un nivel de confianza de 95% se puede decir que el bosón de Higgs tiene una masa de 125.3 gigaelectrónvoltios (GeV), unas 130 veces la masa del protón, con un valor de 4.9 sigma, cifra que indica una elevada certeza de que el resultado es confiable, ya que oficialmente un descubrimiento debe tener un valor de 5 sigma.
"Hemos franqueado una nueva etapa en nuestra compresión de la naturaleza", señala Rolf Heur, director del CERN. "El descubrimiento abre la vía a estudios más reposados que exigen más estadísticas y que establecerán las propiedades de la nueva partícula", asegura.
Desde fines del año pasado, científicos del CERN ya habían anunciado que tenían indicios de la existencia del bosón de Higgs, pero los datos obtenidos por los detectores CMS y ATLAS del CERN durante 2011 y 2012, así como del Tevatron del Laboratorio Nacional Estadounidense Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory), durante 10 años, complementaron la información suficiente para anunciar el hallazgo.
Con un "gracias, naturaleza", Fabiola Gianotti, directora del detector ATLAS, informó que encontraron una nueva partícula con masa 126.5 gigaelectronvoltios, con 5 sigma, lo que significa un descubrimiento. Pero que aún se necesita más tiempo para publicar los resultados.
Los físicos realizaron sus experimentos en el LHC y Fermilab, que son grandes laboratorios subterráneos con túneles en forma de anillo y con grandes colisionadores, en cuyo interior se impactan pequeñas partículas subatómicas aceleradas casi a la velocidad de la luz -en este caso, protones-, que al desintegrarse pueden observase y analizarse sus componentes más pequeños tanto de materia como de energía.
Modelo teórico
El planteamiento hecho en los años 70 por los físicos Peter Higgs, Robert Brout y François Englert, sugiere que después del origen del Universo con el Big Bang las partículas carecían de masa, pero cuando se enfrió surgió un campo de fuerza invisible que fue llamado el "campo de Higgs", el cual se formó junto con su partícula el "bosón de Higgs".
Este campo prevalece en todo el cosmos y todas las partículas que interactúan con él adquieren masa, y esta idea había proporcionado una solución satisfactoria y bien provista de fenómenos y cálculos matemáticos, pero el problema era que hasta ahora nadie jamás había observado el bosón de Higgs en un experimento para confirmar la teoría.
A la presentación de los resultados en una conferencia en Meyrin, cerca de Ginebra, Suiza, acudió el propio científico Peter Higgs, quien expresó lo siguiente: "Estoy extraordinariamente impresionado por lo que han logrado; mis felicitaciones a todos los implicados en este increíble logro. Es una enorme felicidad haberlo podido vivir".
Lo que sigue
Después del descubrimiento, el siguiente paso será determinar la naturaleza exacta de la partícula y su importancia para nuestra comprensión del Universo. Saber si el bosón de Higgs es el último ingrediente o si hay algo más exótico.
El modelo estándar describe las partículas fundamentales de la que estamos hechos nosotros y cada cosa visible en el Cosmos, así como las fuerzas que actúan entre ellos. Sin embargo, es un asunto complejo.
"La diferencia del campo de Higgs con los campos gravitacional o electromagnético que nos son más familiares, es que no tiene una dirección determinada", explica el científico Gerardo Herrera, líder del grupo mexicano que trabaja en el CERN.
"El campo gravitacional al que estamos acostumbrados se manifiesta siempre en dirección al centro de la Tierra. Gracias a eso permanecemos fijos en la superficie del planeta independientemente de la latitud y longitud en que nos encontremos".
El campo de Higgs interactúa con todas aquellas partículas que viven inmersas en él y les proporciona una masa, es decir, una cierta resistencia al movimiento.
Tomemos como ejemplo un salón lleno de adolescentes donde entra Justin Bieber, el cuarto es el campo de Higgs y Bieber una partícula de materia. De inmediato las chicas se agrupan en torno al artista para saludarlo y pedirle su autógrafo, además del consecuente flujo de gritos. Luego, las otras chicas de los alrededores se acercan para saber los detalles, generándose una onda de agrupamiento que corre por todo el lugar, formando un solo paquete compacto que sigue a Bieber por todo el salón.
Ese agrupamiento le da a Bieber una masa mayor de lo normal, es decir, adquiere una resistencia al movimiento mayor y le cuesta más trabajo cruzar el salón, que si lo hiciera solo. Ese agrupamiento que le dio más masa es el bosón de Higgs.
Aportación Mexicana
El grupo mexicano que trabaja en el colisionador ALICE del LHC desarrolló dos detectores que permiten observar bosones de Higgs de una forma más limpia, señala Gerardo Herrera, líder del grupo mexicano que trabaja en el CERN.
Aunque ALICE no es un experimento planeado para detectar al Higgs, puede estudiar el mecanismo con que se produce el Higgs en la colisión de protón protón, mediante un proceso donde los protones no se llegan a tocar, lo cual implica un método mucho más limpio. "Tan limpio que solo aparece el Higgs en el detector".
Herrera mencionó que el detector mexicano, que desde diciembre pasado está trabajando en el ALICE, ya se está implementando en el CMS y ATLAS, porque este método de física llamada difractiva facilita el análisis del bosón de Higgs.
El grupo mexicano integrado además por Ildefonso León, de la Universidad Autónoma de Sinaloa, y Daniel Tapia y Verónica Canoa, del Cinvestav, instalará otros dos detectores difractivos a lo largo del haz del Gran Colsionador de Hadrones.
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