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lunes, 12 de diciembre de 2011

BOSON DE HIGGS: SER O NO SER

Una gran expectación rodea al anuncio que el CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, realizará nañana Martes. Los científicos ya han hecho sus apuestas y todo apunta a que tendrá que ver con las primeras señales de la esquiva 'partícula de Dios', el bosón de Higgs.

Es la partícula más codiciada de la Física, esencial para la comprensión de la formación del Universo, pero nunca ha podido ser 'cazada' en un experimento, ni ningún científico la ha observado.
Los experimentos llevados a cabo en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), en Ginebra, tenían como objetivo primordial encontrar a la diminuta partícula. Los nuevos datos prometen arrojar luz sobre la búsqueda del bosón de Higgs, pero no la suficiente como para hacer una declaración concluyente sobre la existencia o no existencia de la partícula.

En el CERN han estado trabajando en la búsqueda del bosón de Higgs dos equipos de forma independiente en los experimentos de los detectores ATLAS y CMS. Ambos presentarán sus resultados mañana y todo apunta a que se anunciará el primer "avistamiento" de la partícula.
Sin embargo, el director general del CERN, quien reveló que en el seminario daría información actualizada sobre la búsqueda del Higgs, ha afirmado que no existirá ningún anuncio sobre un descubrimiento y que los resultados no serán concluyentes.
Para eso tendría que haber un alto grado de certeza -nivel de 5 sigma- por parte de los dos grupos de trabajo. Los resultados no alcanzarían todavía este grado requerido, por lo que se quedarían en una "observación".
El número de desviaciones estándar, o sigmas, es una medida de lo improbable que es que un resultado experimental sea una casualidad.

Como ya sabemos el bosón de Higgs es la partícula postulada para explicar la ruptura de simetria entre la fuerza electromagnética y la fuerza débil. A cierto nivel de energía esas dos fuerzas son la misma (fuerza electrodébil) y se presentan unificadas en una sola. Pero por debajo de esa energía son diferentes. De hecho los fotones, que son los bosones de la fuerza electromagnética, tienen masa nula, mientras los bosones de la fuerza débil (W y Z) tienen masas elevadas. La simetría se presenta rota.

Para explicar esta ruptura Peter Higgs propuso la existencia de un campo escalar (el que lleva su nombre) que permitía a las partículas adquirir masa. Dependiendo de como de fuerte o débil fuese la interacción con ese campo se adquiría más o menos masa. Este mecanismo se podía extender además al resto de las partículas del modelo estándar. La masa en el modelo estándar original es un dato que se mete desde fuera y que no se desprende de la propia teoría a no ser que se invente algún mecanismo como el de Higgs. Digamos que la interacción de cada una de las partículas con el campo de Higgs hace que cada una adquiera una masa específica dependiendo de la intensidad de esa interacción.


Aunque nadie lo confiesa, la construcción del LHC se realizó en gran parte para descubrir el bosón (o bosones de Higgs, ya que parece que se han ido multiplicando). Hace años se exploraron las energía bajas sin encontrarlo y a energías muy altas no tiene sentido que exista. Mientras tanto, en el Fermilab y en el CERN han ido explorando y excluyendo gamas de energía cada vez más amplias entre esos límites. Ni el experimento ATLAS ni CMS del LHC han encontrado pruebas de su existencia hasta ahora. En un congreso reciente celebrado en París se ha mostrado que se excluye la existencia de dicha partícula entre 141 y 476 GeV.
Ya sólo queda una ventana entre 114 y 141 GeV sin explorar, único reducto en donde el Higgs podía esconderse. Los datos de colisiones del LHC de los últimos meses deben de haber cubierto ya esa ventana, independientemente de lo buena que sea la estadística acumulada.
Cuentan en Nature que Bill Murray es uno de los pocos científicos del CERN que tiene esos datos, ese secreto que nos dirá si hay o no hay Higgs.
Los investigadores esperan recibir los últimos datos. Si resulta que el análisis de esos datos es negativo quizás ya vaya siendo hora de reconocer que el Higgs no está, no existe o no se le puede encontrar.
Si hay señales del Higgs puede que se anuncie su existencia en 2012. Otra posibilidad es que sea una partícula compuesta o algo (¿racimos de W?, ¿bosón de Higgs doble?, etc.) que haga el papel del Higgs pero que produzca señales poco claras en los detectores. Entonces se necesitarían más análisis. Si es así se seguirán con las colisiones hasta finales del año que viene, que es cuando se parará el acelerador para actualizarlo y que más tarde pueda funcionar a mayor energía.

Si al final no aparece el Higgs será una pesadilla para los experimentalistas, ya que no tendrían una teoría clara que les guíe en su búsqueda. Sin la unificación electrodébil el Modelo Estándar es incapaz de predecir con precisión cómo son las colisiones en el LHC y no se pueden elaborar predicciones fiables que sean contrastables con los datos que se puedan obtener. En estos experimentos incluso se asumen ciertas propiedades y comportamientos a la hora de diseñar el propio hardware o el software que discrimina el grano de la paja. En estos tiempos se ha resucitado el Tecnicolor y se han propuesto otras ideas, como la que apunta a que las dimensiones extras del espacio podrían hacer el papel del Higgs (últimamente las dimensiones extras parece que sirven para casi todo), pero ninguna parece gozar de tanto favor entre la comunidad académica como la que tiene o tenía el Higgs.

Puede que el LHC no vaya a crear un agujero negro que se trague la Tierra (algo ridículo por otra parte), sino que quizás se vaya a tragar las teorías de Físicas de Altas Energías al uso. Una situación sin duda interesante desde el punto de vista intelectual, pero una catástrofe desde el punto de vista político-económico. Si es así, va resultar que el bosón de Higgs es al final la “partícula del diablo”. Desde el punto de vista filosófico y científico puede ser interesante meditar sobre la posibilidad de que después de construir la máquina más grande y poderosa de la humanidad, una máquina muy cara en la que han trabajado cientos de científicos e ingenieros durante muchos años, no se descubra absolutamente nada nuevo.

Pero descubrir esa “nada” ya sería todo un logro, pues el conocimiento también se mide por lo que no se sabe, o por lo que se creía saber y que en realidad no se sabía.


Hamlet encarna esa tensión entre nuestra realidad y nuestras posibilidades. “To be or not to be: that is the question” -William Shakespeare-


"End of transmission".




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