Decía Albert Einstein que
uno no ha entendido realmente algo hasta que no es capaz de explicárselo a su
abuela. Aceptamos el reto e intentamos explicar de manera sencilla qué es la
partícula de Higgs y por qué es trascendente su búsqueda.
Querida abuela:
La Física no es una
cuestión tan complicada como parece. En los últimos meses, habrás escuchado
hablar sobre esa partícula que los científicos se afanan en buscar con sus
gigantescas máquinas en Ginebra y de la que depende buena parte de nuestro
conocimiento sobre el mundo. La llaman el bosón de Higgs. Hace una semana, los
físicos del CERN anunciaron que tenían la partícula acorralada y que pronto
podrían decirnos tanto si existe como si no. ¿Cómo es posible que aún no lo
sepan?, te preguntarás. ¿Y cómo puede tener tanta importancia una partícula tan
insignificante que ni siquiera la podemos detectar?
El asunto, querida
abuela, se remonta a hace 13.700 millones de años. Entonces se formó la materia
y se produjeron unos niveles de energía increíbles en lo que conocemos como Big
Bang. Pero vamos a saltarnos esta parte. Mucho tiempo después de aquello,
nuestros científicos están intentando comprender de qué están hechas las cosas
y, no menos importante, cómo permanecen unidas. Respecto a la primera pregunta,
y tras muchos palos de ciego, los físicos han conseguido desentrañar el
rompecabezas de la materia y ya tienen un catálogo muy interesante.
Las cosas están hechas de
átomos, y dentro de estos átomos hay otras partículas más pequeñas como las que
componen el núcleo, protones y neutrones, los electrones (que lo orbitan), los
quarks, etc. Para encontrar nuevas partículas, los científicos las aceleran a
una gran energía y las hacen chocar entre ellas en grandes colisionadores. Como
la energía y la masa deben conservarse, cuando falta una parte al final del
proceso los físicos saben que debe haberse creado una partícula nueva. Así se
dedujo la existencia de otro personaje que se ha hecho muy popular últimamente,
el famoso neutrino. Y así se busca el bosón de Higgs.
En cuanto a la forma en
que se unen las cosas, después de muchas investigaciones sabemos que existen
cuatro fuerzas fundamentales: la de la gravedad (la que hace que al pegar un
saltito vuelvas a caer al suelo, por ejemplo), el electromagnetismo (que
permite funcionar a los motores y a los teléfonos móviles), la fuerza nuclear
fuerte (que mantiene unido el interior del núcleo de los átomos) y una cuarta
fuerza conocida como fuerza nuclear débil y que aparecía en algunos procesos
concretos, como el que se produce en los elementos radiactivos, como el uranio
o el plutonio.
Pues bien, investigando
este fenómeno, y en su afán por unificar las cosas, los científicos se dieron
cuenta de que a altas energías, la fuerza débil y el electromagnetismo se
comportaban igual, pero a bajas energías eran muy diferentes. La partícula
responsable del electromagnetismo, el fotón, no tenía masa, pero las partículas
responsables de la interacción débil, llamadas bosones W y Z, tenían una masa
enorme. Es decir, a altas energías se comportaban igual que el fotón, como si
no tuvieran masa, pero a bajas energías no. La pregunta que surgió entonces era
aún más interesante. Ya sabíamos de qué están hechas las cosas y cómo
permanecen unidas pero, ¿por qué tienen masa las partículas?
En 1964, un físico
británico llamado Peter Higgs propuso una solución que otros desarrollarían más
tarde: existía un campo, invisible pero presente en todo el universo desde el
Big Bang, que era el responsable de darle masa a las cosas. ¿Cómo lo hacía?
Para entenderlo, necesito que te imagines el universo como una gigantesca
piscina. Todo lo que avanza en el agua se encuentra una resistencia, luego el agua
(el campo de Higgs) es lo que les da la masa. Unas partículas encuentran mucha
resistencia (tienen más masa) y otras no encuentran ninguna (como los fotones,
la luz). Igual que el agua está compuesta de moléculas, ese campo de Higgs está
compuesto de una serie de partículas hipotéticas, las conocidas como bosones de
Higgs.
Para entenderlo, voy a
adaptar un ejemplo que ponen los científicos del CERN. Imaginemos una sala
llena de abuelas. Cada uno de ellas sería un bosón y juntas compondrían el
campo de Higgs (el agua del anterior ejemplo). Si entrara alguien muy famoso en
la habitación, se producirá una expectación en torno a él que terminará
traducida en cierta resistencia a su avance. En este caso el famoso sería como
una partícula y el campo de Higgs serían las abuelas, que le harían ganar masa.
Mi amigo Ismael lo explicaba el otro día con una playa por la que avanzara un
vendedor de helados con su carrito y que estuviera llena de niños invisibles.
Los críos se arremolinarían en torno a él y le impedirían avanzar, dándole
masa. En este caso los niños serían los bosones de Higgs.
¿Vas viendo por dónde van
los tiros? Tranquila, aún estamos empezando y volveremos sobre este asunto.
Para que lo entiendas mejor, debes saber que todo el conocimiento que te he expuesto
anteriormente compone lo que los físicos conocen como Modelo Estándar de la
Física. Se trata de una ecuación con muchísimas variables y funciona
perfectamente para todo lo que nos proponemos. Y ahora sí, agárrate abuela,
porque ésta es la ecuación:
¿Impresionada? No era mi
intención asustarte, solo te he puesto la fórmula para que te fijes en un
detalle y comprendas por qué se empeñan los científicos en buscar el bosón de
Higgs. Vuelve a mirar la ecuación y fíjate en las "H". Ese valor representado
en la fórmula es el bosón de Higgs y, aunque no lo hemos encontrado, es
fundamental para que el Universo se comporte como se comporta, ya que cada vez
que ponemos en marcha la ecuación, nuestras predicciones funcionan.
¿Por qué es tan difícil
encontrar el bosón de Higgs? Aunque tenemos medidas indirectas de la existencia
del campo de Higgs, hay que encontrar la partícula para tener la certeza de que
existe. Pero esto es realmente difícil, porque cuando intentamos verlos, los
bosones de Higgs se desintegran inmediatamente hacia otro tipo de partículas y
no hay manera de registrarlo.
Para que te hagas una
idea, la vida media (en reposo) de un bosón de Higgs de 125 GeV es de una
billonésima de billonésima de segundo, un yoctosegundo (¡qué palabra para
presumir con las amigas!). Lo que están haciendo con esa gran máquina de Suiza,
el LHC, es hacer que muchas partículas choquen entre sí a gran velocidad y ver
las huellas que deja tras de sí el bosón. De momento, las pruebas no son lo
suficientemente precisas para encontrarlo pero sí para "acorralarlo",
ya saben en qué abanico de energía puede aparecer y como lo irán estrechando en
los próximos meses, pronto sabemos si esa "H" de la ecuación existe,
si en realidad son varias partículas en vez de una o si no hay rastro del
famoso bosón y a los físicos les toca volver a echar cuentas.
Veremos qué sucede a lo
largo del año de 2012 y volveré a contarte qué han encontrado y si sabemos un
poquito más de nuestro universo o seguimos hechos un lío.
Hasta entonces, cuídate mucho.
Recuerdos al abuelo.
Antonio
*PD. Ninguna abuela
resultó herida durante la elaboración de este artículo. Si tu abuela es
licenciada en física y no necesita que su nieto le explique nada, échale la
culpa a Einstein, por basarse en estereotipos caducos e injustos sobre las
abuelas.
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