Hoy se marca un antes y un después en la historia, o eso dicen los medios de comunicación, y en parte tienen razón, pero el resto de los mortales que no se dediquen a la física cuántica no veremos ningún avance tecnológico notable en los próximos años.
Si que es verdad que abre un nuevo ámbito en el mundo de la física y por tanto no sabemos a dónde nos puede llevar.
Os propongo explorar, de manera sencilla, algunas cuestiones relacionadas con esta aventura científica: ¿qué es el bosón Higgs? ¿por qué es tan importante encontrarlo? ¿de dónde surgió el apodo “la partícula de Dios”?
Pero, antes de nada, demos un pasito atrás y comencemos por una pregunta más sencilla:
1.- ¿De qué está formada la materia?
La materia esta formada por átomos.
Un átomo es como un Sistema Solar en miniatura: tiene un gran núcleo central (compuesto por protones y neutrones) y a su alrededor giran los electrones.
2.- ¿De qué estan formados los protones y los neutrones?
Los protones y los neutrones están formados de unas partículas más pequeñas que se llaman quarks.
Hay 6 tipos de quarks y fueron bautizados con nombres un poco extraños: el quark “arriba”, el quark “abajo”, el quark “encanto”, el quark “extraño”, el quark “cima” y el quark “fondo”.
Un protón está formado por 2 quarks “arriba” y 1 quark “abajo”. Un neutrón está formado por 1 quark “arriba” y 2 quarks “abajo”.
3.- ¿Y de qué están formados los electrones?
Al contrario que los protones y los neutrones, los electrones son partículas elementales, es decir, no se pueden dividir más.
4.- Vale, entonces el electrón y los quarks son partículas elementales, ¿cuál es el problema?
El problema es que no comprendemos por qué estas partículas tienen
masas tan diferentes. Por ejemplo, un quark “cima” pesa 350.000 veces
más que un electrón. Para que os hagáis una idea de lo que significa
este número: es la misma diferencia de peso que hay entre una sardina y
una ballena.
5.- ¿Cuál es la solución a este problema?
En 1964, el físico inglés Peter Higgs, junto a otros colegas, propuso
la siguiente solución: todo el espacio está relleno de un campo (que no
podemos ver) pero que interacciona con las partículas fundamentales. El
electrón interactúa muy poquito con ese campo y por eso tiene una masa
tan pequeña. El quark “cima” interacciona muy fuertemente con el campo y
por eso tiene una masa mucho mayor.
Para comprender esto, volvamos a la analogía de la sardina y la
ballena. La sardina nada muy rapidamente porque es pequeñita y tiene
poco agua alrededor. La ballena es muy grande, tiene mucho agua
alrededor y por eso se mueve más despacio. En este ejemplo, “el agua”
juega un papel análogo al “campo de Higgs”.
Si lo pensáis despacio, la teoría de Higgs es muy profunda pues nos
dice que la masa de todas las partícula está originada por un campo que
llena todo el Universo.
6.- ¿Problema resuelto?
No tan rápido, caballeros. En física, una teoría sólo es válida si
podemos verificarla con experimentos. La historia de la ciencia está
repleta de teorías hermosísimas que resultaron ser falsas.
El campo de Higgs es sólo una teoría. Para comprobarla necesitamos
encontrar la partícula asociada al campo de Higgs: el llamado “bosón de
Higgs”.
7.- ¿Por qué es tan difícil observar el bosón de Higgs?
Cuando queremos detectar el bosón de Higgs nos enfrentamos a 2 problemas fundamentales:
1) Para generar un bosón de Higgs, se necesita muchísima energía. De
hecho, se necesitan intensidades de energía similares a las producidas
durante el Big Bang. Por eso hemos necesitado construir enormes
aceleradores de partículas.
2) Una vez producido, el bosón de Higgs se desintegra muy
rápidamente. Es más, el bosón de Higgs desparece antes de que podamos
observarlo. Sólo podemos medir los “residuos” que deja al desintegrarse.
Estos dos problemas son de una complejidad tan tremenda que para
resolverlos hemos necesitado el trabajo de miles de físicos durante
varias décadas.
8.- ¿Y el término “la particula de Dios”? ¿Acaso no éramos científicos?
El origen del apelativo “la partícula de Dios” es una de mis anécdotas favoritas en física.
Allá por los años 90, Leo Lederman, un Premio Nobel, decidió escribir
un libro de divulgación sobre la física de partículas. En el texto,
Lederman se refería al bosón de Higgs como “The Goddamn Particle” (“La
Partícula Puñetera”) por lo difícil que resultaba detectarla.
El editor del libro, en un desastroso arranque de originalidad,
decididió cambiar el término “The Goddamn Particle” por “The God
Particle” y así “La Partícula Puñetera” se convirtió en “La Partícula de
Dios”.
9.- ¿Una vez se confirme la teoría de Higgs, la física de partículas se ha terminado?
No. La detección del bosón de Higgs es sólo el comienzo de nuevas
aventuras (¡los físicos seguiremos teniendo trabajo por mucho tiempo!).
Todavía quedan decenas de problemas que estamos muy lejos de
resolver. Algunos ejemplos: ¿qué es la materia oscura? ¿cómo formular
una teoría cuántica de la gravedad? ¿los quarks y los leptones son
verdaderamente partículas elementales o tienen una subestructura? ¿todas
las fuerzas se unifican a una energía suficientemente alta?
Al final, nuestro trabajo como científicos consiste en avanzar,
aunque sólo sea un pasito, para que las generaciones futuras comprendan,
un poquito mejor que nosotros, cómo funciona este hermoso Universo que
nos rodea.
texto de Alberto Sicilia (Principia Marsupia)
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