De la existencia del bosón de Higgs depende que la teoría actual
que explica el Universo visible –el llamado Modelo Estándar– sea
correcta. Y de las características de esta partícula dependerán las
futuras investigaciones para comprender el Universo
oscuro, que no está explicado por el Modelo Estándar.
“Todo el mundo está muy entusiasmado no sólo por el
descubrimiento de la partícula sino también por las nuevas
perspectivas que abre para la física”, destaca Rolf Heuer, director
general del CERN.
Con su enorme masa, el “higgs” –como lo llaman coloquialmente los
físicos– es una pieza de caza mayor en el mundo de las partículas.
La estrategia para capturarla consiste en crear energías muy altas
en un acelerador de partículas y esperar que la energía se convierta
en materia siguiendo la famosa ecuación de Einstein E = mc2.
Fue precisamente con el objetivo de capturarlo que se construyó
en un túnel subterráneo junto a Ginebra el Gran Colisionador de
Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más potente del mundo,
donde se hacen chocar protones a una velocidad próxima a la de la
luz.
Para descubrir una nueva partícula, sin embargo, no basta con
crearla. Además, es conveniente observarla. El problema de observar
el “higgs” es que es una partícula efímera que se vuelve a
transmutar en energía y en otras partículas antes de que los físicos
puedan verla. De ahí que haya que deducir su existencia a partir de
las partículas que nacen de ella. Viene a ser como identificar a un
fugitivo a partir de las huellas que ha dejado. Todo ello con la
dificultad añadida de que una misma huella puede corresponder a
distintos fugitivos. Es decir, si nacen ciertas partículas tras una
colisión, puede que sean descendientes de un “higgs” o bien de
alguna otra partícula.
Afortunadamente para los físicos, la probabilidad de que vengan
de un “higgs” o de otro fenómeno no es la misma. Esto les permite,
con un número suficiente de colisiones, deducir si han creado un
“higgs” o no. Es algo parecido a deducir si un dado está trucado. Si
tiran el dado una sola vez, les será imposible saber si está trucado
o no. Si lo tiran diez veces y les sale cinco veces el mismo número,
podrán sospechar. Y si lo tiran cien veces y les sale 50 veces el
mismo número, podrán afirmar que está trucado –o, más exactamente,
podrán decir que hay una probabilidad muy alta de que lo esté–.
El LHC cuenta con dos detectores diseñados especialmente para ver
si en las colisiones se observa algún fenómeno que no sea atribuible
al azar. Un fenómeno como un dado trucado o un bosón de Higgs.
Los resultados presentados el pasado diciembre por los
coordinadores de los detectores Atlas y CMS ya hacían sospechar que
habían encontrado una nueva partícula. Pero estaban en una situación
similar a la de quien solo ha tirado el dado diez veces. Había aún
una probabilidad de alrededor del 1% de que las observaciones fueran
debidas al azar y no a la existencia de un nuevo bosón. Por
convención entre físicos de partículas, para proclamar un
descubrimiento la probabilidad debe reducirse a alrededor de uno
entre un millón –lo que, en la jerga del sector, se llama cinco
sigmas–.
Esto explica la ovación espontánea que se ha producido hoy a las
9.38 de la mañana en el auditorio del CERN en Ginebra cuando el
coordinador de CMS, Joe Incandela, ha mostrado en la pantalla su
primera transparencia con el símbolo de cinco sigmas recuadrado en
rojo. Y la ovación que ha recibido una hora después Fabiola
Gianotti, coordinadora de Atlas, cuando ha anunciado los cinco
sigmas de su detector. “Son resultados preliminares”, ha advertido
Gianotti. Pero “son muy consistentes”, sostiene Incandela.
Unos 6.000 investigadores de más de 40 países han trabajado en
los dos experimentos. Desde España, han tenido un papel destacado en
el detector Atlas el Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) de
Bellaterra, el Instituto de Física Corpuscular de Valencia, la
Universidad Autónoma de Madrid y la Universidad de Oviedo. En el
detector CMS también ha hecho contribuciones importantes la
Universidad Autónoma de Madrid, así como el Instituto de Física de
Cantabria y el Centro de Investigaciones Energéticas,
Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat).
Ni Atlas ni CMS ha llegado aún a cinco sigmas para afirmar que la
partícula que han descubierto sea el bosón de Higgs previsto por el
Modelo Estándar. Con los datos recogidos hasta ahora, es probable
que lo sea y es posible que no.
El “higgs” es la única pieza que falta en el complejo
rompecabezas del Modelo Estándar que los físicos han estado
construyendo en el último medio siglo y que explica de manera
satisfactoria el Universo visible –que, sin embargo, sólo representa
el 5% del Universo–. Que en la actualidad ya no queden bosones de
Higgs -excepto en las tripas del LHC y tal vez en algún otro lugar
excepcional–, ya que todos se transformaron en energía en el primer
segundo del Universo, no les resta importancia. Sin “higgs”, todo el
edificio del Modelo Estándar se colapsaría, y con él nuestra
comprensión del Universo visible.
La nueva partícula puede ser igualmente importante para
comprender el Universo oscuro, que representa el 96% de toda la
materia y energía del Universo, explica Enrique Fernández, del
Institut de Física d’Altes Energies (IFAE). Lo puede ser para
comprender el 23% de materia oscura porque el higgs podría tener
partículas supersimétricas más masivas, aún no descubiertas, que
aclaren de qué está formada esta enigmática materia. Y, “lo más
importante”, según Fernández, puede ayudar a entender el 72% de
energía oscura que está acelerando la expansión del Universo, un
fenómeno para el que los científicos aún no tienen explicación.
Pero “os pido que tengáis paciencia”, ha pedido Fabiola Gianotti.
“Estamos entrando en la era de las mediciones del higgs”. Los datos
recabados hasta ahora indican que la nueva partícula tiene una masa
de alrededor de 126 GeV (gigaelectronvoltios), que equivale a unas
135 veces la masa del protón.
Los datos adicionales que se adquirirán en los próximos meses
ayudarán a caracterizar mejor la
nueva partícula y posiblemente aclararán si es “higgs” del modelo
estándar o una criatura más exótica. Rolf Heuer anunció ayer que el
CERN ha decidido prolongar “dos o tres meses” el funcionamiento del
LHC para acumular más datos antes de apagar la máquina el próximo
invierno. Después el acelerador deberá estar parado entre un año y
medio y dos años para aumentar su potencia de los 8 TeV (teraelectronvoltios)
a 14 TeV. Con esta potencia adicional, podrá desvelar a partir del
2015 las intimidades de la nueva partícula. “El descubrimiento es
solo el principio”, destaca Fabiola Gianotti. “Comprender esta nueva
partícula nos dirá en qué dirección debemos ir en el futuro”.
