CIENTÍFICOS HABRÍAN ENCONTRADO LA PARTÍCULA DE DIOS.

por Efren Osorio

En un año cargado de especulaciones acerca de profecías, cambios de era, apocalipsis y desastres naturales mezclados con tangibles despertares sociales y crisis económicas, apareció una pequeña nota en un matutino informando que el próximo martes científicos anunciarían finalmente la existencia empírica del bosón de Higgs, conocido popularmente como la Partícula de Dios.

Pressenza, Santiago de Chile. No soy científico ni menos físico, pero mi curiosidad me obligó a recopilar información confiable acerca de esta noticia. Los resultados de esta recopilación me atrevo a compartirlos con ustedes, con la advertencia que seguramente está llena de errores e imprecisiones propias de alguien que es simplemente un curioso lector.
Para quiénes compartan mi curiosidad, al final les entrego los links en los cuales me basé para confeccionar este artículo.

Un necesario preámbulo
La Ciencia siempre ha buscado la comprensión del Universo postulando modelos simples que puedan ser verificados empíricamente. Durante siglos el sistema geocéntrico de Ptolomeo y sus esferas permitió explicar el Movimiento de los Astros, pero en la medida que las observaciones astronómicas se fueron haciendo más precisas fue necesario agregar más y más esferas para explicar las distorsiones del modelo. Quince siglos después, Copérnico invertiría el modelo colocando al Sol como centro para explicar los fenómenos celestiales de manera más sencilla.
Luego vino Newton quien, con su teoría de la Gravitación universal, permitió tener un mismo modelo para explicar los fenómenos terrestres junto a los fenómenos planetarios pero debiendo recurrir al inexistente éter, a través del cual se propagaría la gravedad.
El problema lo resolvió Einstein a través de su Teoría de la Relatividad General, que en palabras simples, postula que el espacio y el tiempo no son conceptos independientes sino que están vinculados, formando un espacio-tiempo de de cuatro dimensiones. De este modo, la fuerza gravitacional se debe a una curvatura del espacio-tiempo. No obstante este gran avance, Einstein intentó sin éxito, unificar sus teorías con la teoría electromagnética de Maxwell.
Por otro lado, y estando aún con vida Einstein, las investigaciones de las partículas subatómicas fueron avanzando y los científicos fueron comprobando que el uso de las teorías de Einstein y las de Maxwell eran ineficaces para explicar el funcionamiento y composición de los átomos, comenzándose a desarrollar la física cuántica .
Hasta antes de la física cuántica, la mirada científica acerca del universo por descubrir, era el de un universo ordenado y predecible. Pero la física cuántica abrió una nueva mirada al mostrar un mundo microscópico difícil de predecir con exactitud pues sólo se puede predecir la probabilidad de un resultado u otro, se acepta el principio de incertidumbre y plantea que toda onda es partícula y toda partícula es onda, entre otras cosas, mostrándose el mundo cuántico como un mundo absurdo, de acuerdo a lo conocido en la época.
Einstein vivió desconfiado de ese mundo subatómico extraño. A la muerte de Einstein en 1955, parecía morir con él la idea de una teoría que lo unificara todo. Y es así como para estudiar estrellas, planetas y objetos grandes se recurre a la Teoría de la Relatividad; en tanto para los objetos muy pequeños, se recurre a la Física Cuántica.
El desarrollo de la física subatómica continuó y cada vez se fueron descubriendo nuevas partículas elementales que reemplazaban a las ya conocidas: protones, neutrones y electrones, fueron reemplazados por fotones, positrones, neutrinos, muones, mesones, leptones, bariones, hadrones, quarks, etc.
Y en la medida en que los científicos descubrían estas partículas, trataron de explicar porqué éstas existían y otras no, porqué sus características, sus simetrías y asimetrías. A principios de la década del 70, los científicos desarrollaron el Modelo Estándar de Física de Partículas. Este modelo es una teoría cuántica de campos que combina la mecánica cuántica con la teoría especial de relatividad. Es una teoría compleja que permite predecir qué partículas existen (y cuáles no), sus características y sus interacciones. Este modelo establece la existencia de doce partículas (6 quarks y 6 leptones) y cuatro fuerzas, ordenándolas en una disposición tabular.
El problema es que no puede explicar porqué algunas partículas tienen masa y otras no; o porqué algunas se mueven a la velocidad de la luz, mientras que otras no. Si la versión simple del modelo no funcionaba, es que faltaba algo más: una extensión al modelo, algún tipo de mecanismo por el que pudiera deducirse la existencia de la masa.
Para responder esta pregunta se postuló la existencia de un campo nuevo, como el eléctrico o el magnético pero de una naturaleza diferente, que llena el Universo completo, este campo se le conoce como campo de Higgs y estaría en todas partes.

¿Qué es el Campo de Higgs?
Para intentar entenderlo sin necesidad de ecuaciones, recurro a una analogía del sitio web el tamiz (http://xurl.es/h4iir): sería algo así como un campo de hierba alta. Esta “hierba alta” existe en todos y cada uno de sus puntos, Y para mejor entendimiento, supongamos que todas las hojas de hierba están dirigidas “hacia arriba”.
De acuerdo con la mecánica cuántica, no existe distinción entre ondas y partículas: toda onda es partícula y toda partícula es onda. La cuestión es que cada una de las ondas asociadas a las partículas oscilan en una dirección determinada. Distintos tipos de partículas tienen ondas que oscilan en diferentes direcciones en este espacio imaginario.
Y aquí llega la clave de la cuestión: Las partículas cuyas ondas asociadas oscilan en la misma dirección que las “hojas de hierba” pasan a través de la hierba sin notarla en absoluto. Esas partículas se mueven a la máxima velocidad posible: la velocidad de la luz y no tendrían masa pues no interaccionan con el campo de Higgs, de modo que no lo notan.
Otras partículas tienen ondas que oscilan casi en la dirección de la hierba, pero cuando se mueven tienen que apartar algunas de las hojas de hierba al estar ligeramente inclinadas. Al hacerlo, reducen su velocidad, les cuesta más moverse a través del “campo de hierba”. Estas partículas son las que, en nuestro lenguaje, “tienen poca masa”. En términos del campo de Higgs, estas partículas tienen masa como consecuencia de interaccionar con el campo de Higgs. Pero además, no pueden moverse a la velocidad de la luz: la hierba se lo impide.
Finalmente, una partícula con mucha masa tiene una onda que oscila en una dirección casi perpendicular a la de las hojas de hierba: al moverse por el espacio, debe apartar casi todas las hojas de la hierba, de modo que (vista “desde fuera”) es una partícula con mucha masa. Lo crucial del asunto es que la “masa” de todas las partículas conocidas es el nombre que damos a la intensidad de su interacción con el campo de Higgs. El propio concepto de “masa” es una forma de referirnos a algo más profundo y fundamental: la interacción mayor o menor de cada partícula con el campo de Higgs.
Pero para que la teoría de Higgs fuera aceptada, de acuerdo al método científico, requería de una predicción nueva que fuera verificable. Y aquí es donde hace su aparición, por fin, la misteriosa partícula: puesto que la mecánica cuántica asocia a cada campo una partícula, debería haber una partícula asociada al campo de Higgs. Dicho de otra manera: cuando una onda recorre el “campo de hierba” de Higgs haciendo oscilar las hojas de hierba, debe haber una partícula asociada a esa onda, de igual manera que cualquier onda tiene asociada una partícula. Esa partícula asociada al campo de Higgs, que representa la ondulación de las hojas de hierba de igual manera que el fotón representa la ondulación del campo electromagnético, es el bosón de Higgs.
Desde entonces, comprobar que el bosón de Higgs realmente existe ha sido una obsesión de los físicos de partículas: si se demuestra su existencia, la teoría de Higgs quedará demostrada.

La Partícula Divina o en busca del bosón perdido
La teoría explica que condiciones ambientales sólo posibles una millónésima de segundo después del big bang podrían haber dado origen al bosón de Higgs y sería esta partícula la que actuaría como dadora de masa a todas las demás partículas, es decir al universo completo!!. Por tal razón es que el premio nobel Nobel de Física (1988), León Lederman, la bautizó como la partícula divina.
El problema es que, de acuerdo con las predicciones científicas, el bosón de Higgs debiese ser una partícula de gran masa (para escalas subatómicas), de modo que se requeriría de una enorme cantidad de energía para producirlos. El segundo problema, es que no es posible detectarlos directamente pues se estima que tienen una vida media de unos 0,0000000000000000000001 segundos.
Ahora bien, la única forma de demostrar la existencia del bosón de Higgs es generando condiciones similares a las producidas inmediatamente después del Big Bang.
Es tal la importancia de demostrar la existencia del bosón de Higgs, que la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés) durante casi 20 años ha invertido la astronómica cifra de US$9.000 millones en la construcción de un gran acelerador de hadrones (LHC por sus siglas en inglés). En su construcción han participado más de 2.000 físicos de 34 países y cientos de universidades y laboratorios.
El LHC es un túnel de 27 kilómetros de perímetro, construido a 100 mts de profundidad en la frontera franco-suiza. Dentro del colisionador, dos haces de protones son acelerados en sentidos opuestos hasta alcanzar el 99,99 por ciento de la velocidad de la luz, y se los hace chocar entre sí produciendo altísimas energías (aunque a escalas subatómicas), que permiten simular algunos eventos ocurridos inmediatamente después del Big Bang.
Las primeras colisiones comenzaron a realizarse en Marzo del año pasado generando gran júbilo de la comunidad científica. No obstante, por la complejidad del tema, se requiere procesar enormes cantidades de información para mostrar las evidencias de la existencia del bosón de Higgs. Se calcula que durante este año se han producido más de 400.000 millones de colisiones entre protones y esa información es procesada por miles de científicos de todo el mundo.
Ya en Abril de este año circuló el rumor de que la buscada partícula habría sido encontrada, no obstante tales rumores fueron desmentidos.
Ahora nuevamente los rumores han comenzado a sucederse, sobre todo, después que el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha anunciado una conferencia (ver: http://xurl.es/vwem0) para el próximo martes, en la que los responsables de los dos grandes detectores, Atlas y CMS, presentarán los análisis de los datos obtenidos en los últimos meses de colisiones de partículas en el LHC.
Muchos se preguntarán ¿en qué afectará mi vida la existencia de una diminuta partícula cuya existencia es menor a un segundo? Para responder tal pregunta, quizás sea necesario remontarse a las implicancias -incluso teológicas- generadas cuando Copérnico postuló que la tierra no era el centro del universo o a las secuelas de espanto pero también de progreso para la humanidad, cuando Einstein publicó su famosa y simple ecuación E=mc2.
Habrá que esperar hasta el martes entonces.