Imagen de Peter Higgs, Fabiola Gianotti y otros físicso en la conferencia de CERN. Foto: El País.

Quienes gustan armar rompecabezas conocen muy bien la mezcla de emociones, entre el júbilo y el vértigo, que ocurre cuando descubren la pieza que les hace falta para completar el cuadro. La alegría por el descubrimiento es proporcionalmente directa a la dificultad del puzzle y el tiempo que dedicaron para armarlo. Esta comparación puede ayuda a entender el entusiasmo de los físicos de todo el mundo por el anuncio, hecho hace un par de semanas por Rolf Houer, el director de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés), en el sentido de que dos  proyectos de físicos experimentales habían detectado lo que parece ser el Bosón de Higgs, una partícula largamente buscada en las investigaciones de física de partículas por ser la que explica el origen y la estructura de la naturaleza.  

La búsqueda del Bosón de Higgs, la pieza que hacía falta para armar el rompecabezas del modelo estándar en la física de partículas, duró cinco décadas, costó varios miles de millones de dólares y otras tantas horas de trabajo humano. Además fue necesario usar la máquina más potente desarrollada por los humanos, el gran colisionador de hadrones, conocido por sus siglas en inglés LHC (Large Hardon Collider) y que se encuentra en la frontera franco-suiza, muy cerca de Ginebra.

La noticia ya era esperada entre los científicos, pero no se sabía con exactitud para cuándo llegaría. En los recuentos de lo mejor de la ciencia de 2011, prácticamente todas las fuentes (Science, Nature, Scientific American, Wired y la sección de ciencia de The Guardian) incluyeron los indicios sobre la existencia del Bosón de Higss dentro de lo más relevante del año pasado. Y el anuncio del 4 de julio fue nota de portada en la mayoría de medios de comunicación en el mundo. Incluso The Economist, la revista de economía y política con mayor prestigio en la actualidad, le dedicó el reportaje de portada de su edición del 7 de julio: “Un gigantesco salto adelante en la ciencia. Después de  décadas de búsqueda, los físicos han logrado resolver uno de los misterios del universo”.

Más allá de los esfuerzos dedicados a su búsqueda, muchos se preguntan: ¿Qué carajos es el Bosón de Higgs y por qué es tan importante? Sin intentar dar una clase de física, voy a compartir a los imaginarios lectores de este blog algunas pistas de lectura que me han ayudado a comprender mejor el tema. Estas claves son el propio Bosón, el modelo estándar y los experimentos para cazarlo.

Este Bosón lleva el nombre del físico escocés Peter W. Higgs quien, junto con otros colegas, formuló en los años setenta la teoría que explica el origen de la masa de las otras partículas. Por medio de un campo universal en el que las partículas se acoplan, la masa opera como la medida de la magnitud del acoplamiento. ¿Por qué es importante? Porque es la pieza que faltaba para confirmar al modelo estándar como la plataforma básica que explica el funcionamiento del micro universo de las partículas elementales. Es la clave para entender el origen de la masa de los cuerpos en el universo. Si se confirma que los bosones cazados en los experimentos en el CERN son efectivamente Higgs, será un buen salto adelante en el proceso experimental de entender la materia, iniciado con Newton.

En la física de partículas, el modelo estándar es el equivalente a la tabla periódica de los elementos en la química: un modelo que ordena, explica y predice la constitución y el comportamiento de las partículas. Fue desarrollado en los años sesenta del siglo pasado y es sorprendente por su sencillez. La tabla tiene doce fermiones (partículas que no comparten estados); seis quarks, seis leptones y seis bosones (llamadas así en honor al físico Satyendra Nath Bose). Estas últimas 18 partículas sí comparten estados.

Luis Orozco, físico tapatío que trabaja en la Universidad de Maryland, lo cuenta en estos términos: “Para explicar la masa, el modelo estándar requiere un rompimiento espontáneo de simetría; una transición de fase. Esta ocurrió cuando el universo todavía estaba muy caliente. Un ejemplo de transición de fase sucede en una gelatina. Cuando está caliente es fluida, pero al enfriarse cambia de estado y se vuelve sólida. Esa gelatina hace que ciertas partículas se muevan más despacio, justo como una persona se mueve mucho más lento si camina dentro del agua. Uno puede decir, la persona tiene una masa muy grande en la alberca, pues le cuesta moverse y tiene mucha inercia. Eso es lo que el Bosón de Higgs hace a casi todas las partículas del modelo estándar: ¿cuánta masa les da? El modelo estándar predice la masa con los bosones, pero la de los fermiones no es tan transparente. Tener este mecanismo del Higgs, responsable de la transición de fase, nos da una visión más completa de la naturaleza. Parafraseando, se puede decir que no veíamos la gelatina.”

El experimento fue más o menos así: dos chorros de protones fueron lanzados en direcciones opuestas, casi a la velocidad de la luz y a través del túnel circular de 27 kilómetros de circunferencia del LHC, para “estrellarlos” con dos grandes detectores: el ATLAS y el CMS. Lo que resultó de ese choque fue una partícula compatible con lo que habían predicho Peter Higgs y sus colegas. Aunque los resultados son aún preliminares, los datos son muy cercanos a lo que teóricamente se esperaba: “Estamos ante una nueva partícula. Sabemos que debe ser un bosón y es el más pesado que jamás se ha encontrado”, dice el reporte de prensa del CERN. Peter Higgs, a sus 83 años, estuvo presente en la conferencia: “Nunca pensé  que lo vería en vida”, dijo. Los imaginarios lectores que quieran conocer más sobre el tema, pueden consultar el sitio del CERN.

Y los que quieran bailar un poco con la noticia, pueden ver “El rap del colisionador”:

Para terminar, añado dos aspectos que no forman parte del descubrimiento científico en sí mismo, pero que llaman la atención. Primero, la insistencia de algunos medios de referirse al Bosón de Higgs como “la partícula divina” (bautizada así por el físico Leon Lederman) y que ha dado pretexto para que algunos digan que “es una prueba más de la participación de Dios en la creación del universo”. Nada más falso: el Bosón de Higss no es prueba de especulaciones teológicas. Si algo muestra su descubrimiento es, justamente, la tenacidad y capacidad del ser humano de buscar entender el Universo. El otro dato es que la representante del proyecto ATLAS, Fabiola Gianotti, es mujer: algo insólito en la investigación física, que se distingue por ser un universo mayoritariamente masculino a pesar de la creciente participación femenina en el mundo laboral.