QUE ES EL BOSÓN HIGGS O PARTÍCULA DE DIOS
Secretaria de Estado de Investigación, Desarrollo e
Innovación.
Hoy es un
día histórico para quienes nos dedicamos a la física. Aunque el anuncio del
descubrimiento parece que no será definitivo, dos equipos del CERN tienen
evidencias de una partícula que hemos perseguido durante décadas: el Bosón de
Higgs.
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 está 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 están 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 rápidamente porque es pequeñita y tiene poco agua alrededor. La
ballena es muy grande, tiene mucha 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 partículas 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 partícula 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, decidió 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.
