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PARTÍCULA DE DIOS

Bbc

1/14/2016

CATEGORIA: Dios

Después de buscarlo durante más de 45 años, el bosón de Higgs está más cerca que nunca. Y, con él, dicen, las respuestas a muchas de las preguntas pendientes sobre la formación del Universo.

Por eso lo llaman la partícula divina.

Este miércoles, los científicos del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés) anunciaron haber hallado la más sólida evidencia de su existencia.

Pero, ¿qué es exactamente el bosón de Higgs? Y, ¿por qué los físicos llevan más de 40 años tras él?

BBC Mundo le explica los elementos clave alrededor de uno de los grandes misterios de la ciencia.

¿Qué se anunció este miércoles?

Los científicos del CERN anunciaron el descubrimiento de una nueva partícula coherente con el bosón de Higgs.

Los dos equipos que investigan la partícula aseguraron haber obtenido un golpe en sus datos que correspondería a una partícula con un peso de entre 125 y 126 giga electronvoltios (GeV), unas 130 veces superior al de un protón.

Los resultados son preliminares, pero la señal 5 sigma a unos 125 GeV que hemos visto es crucial. Es realmente una nueva partícula, señaló Joe Incandela, vocero del CERN.

¿Cuál es la importancia de este descubrimiento?

Este anuncio es, en palabras de los científicos del CERN, la más sólida evidencia de la existencia de la partícula de Higgs.

De momento, lo que se sabe con certeza es que se ha descubierto una nueva partícula que encaja en lo que se esperaba del bosón de Higgs.

Sin embargo, indican, si ésa es la partícula divina o una partícula más compleja es algo que no se sabe aún.

Una confirmación sería uno de los mayores descubrimientos científicos del siglo. El posible hallazgo del bosón de Higgs fue comparada por algunos físicos con el programa Apollo que llegó a la Luna en los 60.

Pero, ¿qué es el bosón de Higgs?

De forma completamente segura –al menos hasta que se confirmen los descubrimientos anunciados esta miércoles por el CERN- sólo existe en la mente de los físicos teóricos.

Por ahora existe una teoría casi completa sobre cómo funciona el Universo en un sentido amplio: desde las partículas que componen los átomos y las moléculas de la materia que vemos hasta las más extrañas.

Esa teoría se llama Modelo Estándar. Sin embargo, hay un enorme agujero en ella: no explica por qué las partículas tienen masa.

El mecanismo de Higgs –una explicación para justificar ese hueco en la teoría- fue propuesto por seis físicos en 1964, entre ellos el británico Peter Higgs.

El modelo estándar y el bosón de Higgs

¿Qué es un bosón?

Un bosón es uno de los dos tipos básicos de partículas elementales de la naturaleza (el otro tipo son los fermiones). La denominación bosón fue dada en honor al físico indio Satyendra Nath Bose.

¿Por qué importa?

El bosón de Higgs es la pieza que falta para comprender el funcionamiento de la masa y, por extensión, la forma cómo se cimenta el Universo.

La masa es, dicho de un modo sencillo, la medida de la materia que contiene algo: una partícula, una molécula o una vaca.

Si no fueran masa, todas las partículas fundamentales que componen los átomos y las vacas se desvanecerían a la velocidad de la luz y el Universo tal como lo conocemos no habría podido constituirse en materia.

El mecanismo de Higgs propone que existe un campo que atraviesa el Universo –el campo de Higgs- que permite a las partículas obtener su masa. La interacción con ese campo –con los bosones de Higgs que salen de él- otorgaría masa a las partículas.

¿Cómo buscan los científicos el bosón de Higgs?

Irónicamente, el Modelo Estándar no predice la masa exacta del bosón de Higgs. Los aceleradores de partículas como el del CERN, situado entre Francia y Suiza, intentan buscar la partícula de forma sistemática en una serie de rangos de masa en los que podría situarse.

El acelerador funciona haciendo colisionar dos chorros de partículas subatómicas –protones- a una velocidad cercana a la de la luz.

Eso genera una enorme lluvia de partículas que sólo pueden crearse con altas energías. Los científicos del CERN han esperado largamente que el bosón de Higgs aparezca en algún momento en la maraña de esa lluvia de partículas.

Si se comportara como los investigadores creen que debería hacerlo, podría descomponerse entre las demás, pero dejaría un rastro que probaría su existencia.

Pero esta no es la primera máquina en intentar cazar la partícula. La máquina del LEP (Gran Colisionador de Electrones Positrones, por sus siglas en inglés) funcionó entre 1989 y 2000 y descartó que la partícula de Higgs se encontrara en un rango determinado de masa.

El acelerador Tevatron, en Estados Unidos, siguió buscando la partícula por encima de ese límite antes de que lo desconectaran este año.

Los datos generados por ese aparato aún se están analizando y podrían ayudar a confirmar o descartar la existencia de la partícula.

El Gran Colisionador de Hadrones del CERN –el acelerador de partículas más poderoso- es el experimento más potente que podría arrojar luz en la caza de la partícula de Higgs.

¿Cuándo sabremos si encontraron la partícula de Higgs?

Como con el resto de partículas físicas, este es un punto delicado. El bosón de Higgs podría aparecer en un rango de masas concreto y algunas señales –una especie de golpe en los datos como el anunciado este miércoles- podrían indicar que se encuentra ahí, entre el resto de partículas.

Asegurarse de que ese golpe se debe realmente a la partícula de Higgs es otra cuestión.

Si se lanza una moneda 10 veces y ocho veces sale cara, podríamos pensar que la moneda está trucada.

Pero eso sólo se puede afirmar con cierta seguridad después de haberla lanzado varios cientos de veces. Lo mismo sucede con los científicos antes de que anuncien un descubrimiento formal. Necesitan haberlo comprobado repetidas veces.

¿Cómo sabemos que la partícula de Higgs existe?

Hablando con rigor, no lo sabemos, y eso es lo que hace tan emocionante el trabajo del Gran Colisionador de Hadrones.

Simplificando, la teoría predice un Modelo Estándar de Higgs, que es el principal hilo conductor de la investigación actual.

Pero la historia ha demostrado que las predicciones teóricas pueden equivocarse y la ausencia de la partícula de Higgs podría sugerir que se encuentra en niveles de energía diferentes, que se descompone en otras partículas o, quizá, que no existe.

¿Qué pasaría si no la encontramos?

Los físicos más estrictos dirían que encontrar una partícula de Higgs que cumpliera de forma precisa la teoría actual, sería una decepción

Proyectos a gran escala como el Gran Colisionador de Hadrones fueron construidos para ampliar el conocimiento.

En ese sentido, confirmar la existencia de Higgs justo donde se espera –aunque sería un triunfo para nuestro entendimiento de la física- sería mucho menos excitante que no encontrarla.

Si estudios futuros confirman definitivamente que Higgs no existe, la mayor parte del Modelo Estándar debería ser revisada.

Eso lanzaría nuevas líneas de investigación que podrían revolucionar nuestro conocimiento sobre el Universo de una manera similar a como lo hicieron las ideas de la física cuántica hace un siglo.

El hombre detrás del nombre de la partícula de dios

Hace tres años, cuando el Gran Colisionador de Hadrones se puso en marcha en el Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés), pocas personas fuera de ese campo habían oído hablar de Peter Higgs.

Pero a medida que los expertos creían haber vislumbrado el esquivo Bosón de Higgs, la partícula que lleva su nombre, el profesor se hacía famoso en todo el mundo.

Este científico octogenario ha esperado pacientemente a que el mundo conozca sus ideas.

Su teoría sobre la existencia de la elusiva partícula -o bosón- surgió en 1964, en un momento de inspiración mientras caminaba en los montes Cairngorms, en Escocia, Reino Unido. Sobre el tema escribió dos artículos.

El segundo fue rechazado inicialmente por la revista Physics Letters, lo cual lo molestó.

Más tarde dijo que claramente no lo habían entendido, pero poco después el texto apareció en la Physical Review Letters, otra importante publicación científica.

Sin protagonismo

A principios de 1970 el nombre de Higgs estaba asociado a trabajos académicos y conferencias sobre las teorías que él y equipos de Bélgica y Londres habían estado investigando de manera independiente.

Y la partícula objeto de estudios adquirió el nombre de Higgs.

Un ex colega, Profesor Emérito de la Universidad británica de Oxford, Ken Peach, recuerda que regresaban de una conferencia en la que sus colegas científicos se referían constantemente a Peter Higgs: Vi a Peter en el salón de café y le dije: Oye, Peter, eres famoso.

Su reacción fue contenida, con una sonrisa tímida.

Peter es un hombre sencillo, y creo que por muchos años se sintió un poco avergonzado por la atención que recibía. Creo que con el tiempo se ha ido acostumbrando, añade el profesor Peach.

Sin embargo, no se ha acostumbrado del todo.

El periodista científico Ian Sample, autor de A la caza de la Partícula de Dios, dice que Higgs rehúye al protagonismo.

Todavía a veces se retuerce cuando alguien menciona el bosón de Higgs en su presencia, asegura.

A veces alude a 'la partícula que lleva mi nombre' en tono de disculpas pues su nombre se ha aplicado a algo que es realmente el resultado del trabajo de muchas personas.

Nuevas teorías

Peter Higgs nació en Newcastle, en el norte de Inglaterra, en 1929. Su padre era un ingeniero de sonido de la BBC.

Cuando su familia se mudó a la ciudad de Bristol, él resultó ser un estudiante brillante en la escuela secundaria de Cotham, en la que ganó premios... excepto en la asignatura de Física.

Pero un día, en una reunión aburrida, un nombre famoso en el tablero de honor de exalumnos, le llamó la atención: el del Premio Nobel de física Paul Dirac.

La vida de Peter Higgs

1929 Nace en Newcastle upon Tyne, en Inglaterra.
1950 Premiado con honores en Física Teórica en el King's College, de Londres.
1964 Publica la investigación que define lo que se conocería como el Bosón de Higgs.
1997 Recibe la Medalla Dirac y el un premio del Instituto de Física por su contribución a la física teórica.
1997 Se le concede el premio de Alta Energía y Física de Partículas de la Sociedad Europea de Física.
2004 Recibe el premio de Físca de la Fundación Wolf.
2006 Se retira de la Universidad de Edimburgo.
2008 El Gran Colisionador de Hadrones es encendido en el CERN
2010 Recibe el Premio JJ Sakurai de la Sociedad Estadounidense de Física.

Peter no se conformaba con ir a clases y aprender lo que los profesores enseñaban, dice Ian Sample.

Se empezó a interesar en Dirac y en cuáles eran los problemas de la física en ese momento.

Así, Higgs se inclinó por la física e ingresó en el King's College de Londres, donde estudió las nueva opciones teóricas.

Su compañero de estudios Michael Fisher -ahora profesor en la Universidad estadounidense de Maryland- recuerda que Higgs sobresalió en su primer examen sobre estas nuevas opciones.

Por lo que recuerdo analizó un problema de la mecánica cuántica basado en un artículo que se había publicado recientemente.... e hizo un mejor trabajo con el problema que se creó para él en el examen de tres horas que el autor del artículo científico original, rememora.

Higgs se graduó con honores en 1950, y solicitó un puesto de profesor en el King's College, pero fue su amigo Michael Fisher, quien consiguió el trabajo, por lo que se dirigió a Escocia.

Solo

Como investigador de 31 años de edad, en la Universidad de Edimburgo, la gente lo tachaba de chapado a la antigua, ya que estaba trabajando en algo que se veía como fuera de moda, dice Ian Sample.

Era un tipo de física que la gente consideraba que no iba a ninguna parte, pero él pensaba: 'Ellos no lo entienden como yo, y creo que es algo que vale la pena desarrollar', añade.

Él estaba muy solo en esa tarea, y de no haberla desarrollado no habría ocurrido lo que ocurrió y nunca hubiéramos oído hablar de él.

Fuera de los círculos académicos, sin embargo, Higgs no era muy conocido.

Durante los siguientes 20 años, el científico continuó escribiendo y enseñando, pero experimentó dificultades tanto en su vida profesional como personal. Se casó, pero se separó de su esposa unos años después del nacimiento de sus dos hijos.

Y algunos amigos sentían que Peter Higgs no lograba el tipo de impacto que se podría esperar de un científico de su calibre.

Yo no diría que era tímido, sino que se retraía por el bien de su propia carrera, dice el profesor Michael Fisher.

Podría decir que, de haberse expuesto más, habría sido más conocido mucho antes.

Peter Higgs se retiró de la Universidad de Edimburgo en 2006, y observó la evolución en el CERN desde la distancia, sin un televisor o una computadora. Rara vez contestó el teléfono, a pesar de mantenerse al día a través de las revistas especializadas.

Higgs inspira a una nueva generación de físicos como Victoria Martin, quien fue su alumna en Edimburgo, y quien estaba con él cuando el personal de la universidad de esa ciudad se reunió para ver el anuncio en el CERN sobre la posible identificación de la partícula de Higgs.

Yo estaba sentada frente a él, y parecía muy satisfecho con la noticia. Probablemente yo estaba más emocionada, pero él era discretamente feliz, expresa.

Y casi 50 años después de que se rechazara la publicación del artículo sobre lo que sería conocido como el Bosón de Higgs, el profesor Ken Peach observa una grata coherencia en el hecho de que el laboratorio más grande del mundo trate de demostrar lo que Peter Higgs sabía que era correcto desde el principio.

Algo que yo señalaría sobre Peter es su total coherencia, explica.

Su necesidad de entender cómo funciona el universo es consistente con el deseo de asegurarse de que el universo sea un lugar apto y digno para vivir, concluye.

Dentro de la máquina del Big Bang

BBC Mundo recorrió el Gran Colisionador de Hadrones en Ginebra, donde los científicos están redoblando sus esfuerzos por encontrar el elusivo bosón de Higgs, que ayudaría a explicar el origen del Universo.

El mayor laboratorio de física de partículas del mundo se encuentra en la frontera franco-suiza, dentro de un túnel a unos 100 metros bajo tierra.

Dentro del Gran Colisionador de Hadrones se hacen chocar partículas subatómicas, con el fin de recrear la explosión que tuvo lugar cuando se creó el Universo.

BBC Mundo obtuvo acceso al túnel y logró filmar cómo funciona la llamada máquina del Big Bang, que en estos días han redoblado sus esfuerzos por encontrar el elusivo bosón de Higgs, que ayudaría a explicar el origen del cosmos.

Viaje por dentro del Colisionador en este video de BBC Mundo realizado por Liliet Heredero y Rafael Estefanía.

¿Tenía razón Einstein?

Dudan que los neutrinos viajen más rápido que la luz.

Un nuevo informe indica que las partículas subatómicas llamadas neutrinos no pueden desplazarse más rápido que la velocidad de la luz.

Su conclusión pone en tela de juicio el resultado de un experimento efectuado en septiembre cuyas conclusiones, de ser ciertas, socavarían un principio fundamental de la física del último siglo.

El equipo del laboratorio Gran Sasso en Italia dijo que midieron neutrinos más rápidos que la luz enviados desde el Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés) a 730 kilómetros de distancia.

Ahora, en un nuevo informe, un equipo distinto del mismo CERN pone en duda el sorprendente resultado.

El equipo de Icarus, responsable del experimento del mismo nombre, dice que debido a que los neutrinos enviados desde el Cern no parecen haber liberado energía en su camino, no deben haber excedido la velocidad de la luz.

La idea de que nada se puede desplazar más rápido que la velocidad de la luz es un principio central en la física moderna, dando forma entre muchas otras cosas a una parte fundamental de la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein.

Dudas científicas

Desde un principio hubo críticos que hablaron de algún tipo de falla en el experimento hecho con la colaboración de Opera (Oscillation Project with Emulsion t-Racking Apparatus), que publicó los primeros asombrosos resultados.

Una de las primeras objeciones con el experimento, cuyos resultados se publicarán formalmente dentro de cinco semanas, apareció en la revista Physical Review Letters, en un artículo en el que aparece como coautor el premio Nobel de Física Sheldon Glashow.

La idea de que nada se puede desplazar más rápido que la velocidad de la luz es un principio central en la física moderna.

El profesor Glashow y Andrew Cohen argumentaron que las partículas que se desplazan más rápidamente que la luz deberían emitir más partículas en su trayectorio, liberando energia hasta disminuir su marcha hasta la velocidad de la luz.

El equipo de Icarus ya midió la propagación de energías en neutrinos, detectada en sus instrumentos subterráneos en el Gran Sasso.

Mostraron en un artículo en el archivo Arxiv que las energías de neutrino que midieron concuerdan con desplazamientos más lentos que la velocidad de la luz.

Con la excepción del documento teórico del profesor Glashow, ninguno de los resultados del equipo Opera o del Icarus han sido revisados por la comunidad científica y publicados formalmente.

Sin embargo, la trascendental naturaleza del descubrimiento ha generado una oleada de artículos o teorías para desafiar o apoyar la idea de que las partículas pueden viajar más rápido que la velocidad de la luz.

Está claro que el tema no quedará resuelto de forma concluyente hasta que otros experimentos en otras partes del mundo efectúen mediciones similares.

Se espera que el experimento Borexino, también en el Gran Sasso, el experimento Minus en EE.UU. y la instalación de Japón T2k publiquen sus resultados de experimentos similares en los próximos meses.

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