Los científicos del prestigioso laboratorio europeo CERN, han anunciado este miércoles en Ginebra, que tienen pruebas más que sólidas de que han observado por fin el Bosón de Higgs, la enigmática partícula que ayudaría a explicar por qué existe la masa. El Bosón de Higgs, conocido desde hace un tiempo como “La partícula de Dios”, era el único vacío que quedaba por cubrir en el Modelo Estándar, la teoría más ampliamente aceptada que describe el funcionamiento del universo.
“Hemos confirmado que se ha descubierto una partícula que es compatible con la teoría del bosón de Higgs”, ha resumido Aurelio Juste, investigador español que ha participado en el análisis de los datos. La masa del bosón es similar a la vislumbrada en experimentos anteriores.
El anuncio se ha hecho público coincidiendo con la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (ICHEP), que se celebra en Melbourne (Australia) y ha sido transmitido a todo el mundo por videoconferencia. Juste, investigador ICREA en el Instituto de Física de Altas Energías, en Bellaterra, comentó los resultados en directo mientras se desarrollaba la presentación. “Es sin duda uno de los descubrimientos de la física más apasionantes de las últimas décadas”, ha explicado.
La evidencia del Higgs se ha obtenido en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), un enorme circuito circular situado en Ginebra por el que se lanzan protones a una velocidad cercana a la de la luz con el objetivo de que choquen y surjan partículas elementales. El acelerador de partículas, el mayor jamás construido (12.000 millones de euros), se concibió justamente con el objetivo de buscar el bosón u otros fenómenos surgidos de las colisiones.
Los resultados que se han presentado se han obtenido con dos sensores o experiementos llamados en siglas ATLAS y CMS. El proceso de recogida de datos terminó el pasado 18 de junio con unos resultados espectaculares: se analizaron más colisiones que en todo el año anterior.
La partícula fue predicha por primera vez por el físico británico Peter Higgs en los años 60 del pasado siglo. Todas las demás partículas previstas por el Modelo Estándar se habían ido descubriendo una a una, pero el bosón se resistía. Como explican los científicos, sin el bosón no se puede explicar ni la existencia de las estrellas, ni los átomos, ni nosotros mismos, ni nada. Lo de la “partícula de Dios” o “divina” es el apodo que le dio el premio Nobel Leon Lederman.
La dificultad para encontrar el bosón de Higgs reside en que tiene un tiempo de vida muy corto y rápidamente se transporta en otro tipo de partículas. De hecho, lo que buscan los investigadores no el bosón en sí, sino las partículas derivadas que se forman en las colisiones.
En cualquier caso, incluso en el caso de una evidencia tan clara como la ahora presentada, será necesario seguir trabajando varios años para poder determinar las propiedades del Higgs, explica Juste. “Se necesitará más tiempo para saber si se trata del bosón de Higgs buscado durante tanto tiempo o si se trata de una forma más exótica de esta partícula que podría abrir la puerta a una nueva física”.
Lo que necesitas saber para entender el Bosón de Higgs en cinco preguntas
1. ¿Por qué es tan importante encontrar el bosón de Higgs?
Porque podría contener la respuesta a la siguiente cuestión: ¿cómo decide la naturaleza a qué partículas les asigna masa y a cuáles no? Todas las partículas elementales que forman la materia (seis leptones y seis quiarks) tienen masa. Sin embargo otras como el protón, responsable de la fuerza electromagnética, no tienen masa. La presencia o ausencia de masa podría venir dada por el bosón de Higgs, cuya existencia se propuso en los años sesenta. “Confirmar la existencia del bosón de Higgs en el modelo estándar supondría haber comprendido el mecanismo por el cual las partículas adquieren masa, un mecanismo que en su versión más simple predice la existencia de –al menos– un bosón que cuando interacciona con las otras partículas (quarks, leptones y otros bosones), hace que estas adquieran masa”, explica Teresa Rodrigo, investigadora del Instituto de Física de Cantabria que participa en los experimentos del CERN.
2. ¿Qué es el campo de Higgs?
Para explicar por qué unas partículas tienen masa y otras no, el físico británico Peter Higgs (y simultánea pero independientemente, también Francois Englert, Robert Brout, Gerald Guralnik, Dick Hagen y Tom Kibble) postuló en los años 60 del siglo XX un mecanismo que se conoce como el “campo de Higgs”. Al igual que el fotón es el componente fundamental de la luz, el campo de Higgs requiere la existencia de una partícula que lo componga, que los físicos llaman “bosón de Higgs”. El campo de Higgs sería una especie de continuo que se extiende por todo el espacio, formado por un incontable número de bosones de Higgs. La masa de las partículas estaría causada por una especie de “fricción” con el campo de Higgs, por lo que las partículas más ligeras se moverían por este campo fácilmente mientras que las más pesadas lo harán con mayor dificultad.
3. ¿Quién acuñó el nombre de “partícula de Dios”?
Fue el Premio Nobel de Fïsica Leon Lederman, en el libro “Si el universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?”. Sin embargo muchos investigadores prefieren el apodo de "la partícula de la botella de champagne", haciendo alusión a la anécdota según la cual el físico David J. Miller ganó en 1993 una botella de champagne ofrecida por el ministro de ciencia británicoWilliam Waldegrave, que la ofreció como “premio” a quien fuese capaz de explicarle que era el bosón de Higgs.
4. ¿Por qué se usa el LHC para buscar el bosón de Higgs?
La confirmación o refutación de la existencia del bosón de Higgs es uno de los objetivos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el mayor y más potente acelerador de partículas del mundo que opera la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) en la frontera franco‐suiza, cerca de Ginebra (Suiza). En el interior del anillo del acelerador del CERN colisionan protones entre sí a una velocidad cercana a la de la luz. Según los cálculos los bosones de Higgs deberían producirse en choques frontales entre protones de energías del orden de 20 TeV. Al fin y al cabo, cuanto mayor sea la energía de las partículas que chocan más masa tendrán las resultantes, según la famosa ecuación de Einstein E=mc2. No obstante, el bosón de Higgs no se puede detectar directamente, ya que una vez que se produce se desintegra casi instantáneamente dando lugar a otras partículas elementales más habituales (fotones, muones, electrones…) que sí son detectadas en el LHC.
5. ¿Por qué se habla de probabilidades en lugar de hablar de descubrimiento del bosón de Higgs? ¿Qué significan los “sigmas” de los que hablan los físicos?
El bosón de Higgs no puede observarse directamente porque si tiempo de vida es demasiado corto. Al final de su vida, decae y se transforma en otras partículas que son las que los detectores observan. Por ejemplo, en dos fotones. Pero otros muchos procesos también generan dos fotones, de modo que los científicos tienen que comparar el número de “eventos de dos-fotones” y compararlo con lo que se espera para una determinada partícula.
Para reclamar la paternidad de un descubrimiento, los físicos necesitan tener un exceso de colisiones significativas, lo que precisa de otra magnitud: la desviación estándar o el “número de sigmas”, que establece la significancia estadística de ese descubrimiento. Al hacer el anuncio sobre el bosón de Higgs, Fabiola Gianotti ha dicho: "Hemos observado señales claras de una nueva partícula en el nivel de cinco sigma en la región de la masa alrededor de 126 gigaelectronvoltios (GeV)”. El valor cinco sigma es el nivel mínimo aceptado por la comunidad científica para confirmar el descubrimiento de una partícula, e indica que la probabilidad de que lo que estemos viendo sea fruto del azar es más pequeña que unas pocas partes en diez millones (o que la confianza es del 99,99994%)
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