Mark Thomson, físico: “Vamos a abrir una ventana al universo que no conocíamos antes”

El mayor laboratorio de física de partículas del mundo, el CERN europeo, está de elecciones. En unas semanas, los representantes de sus 24 países miembros, incluida España, decidirán quién será el nuevo director general que lleve a esta gigantesca institución, con una plantilla fija de 2.500 trabajadores y una red de casi 20.000 colaboradores en todo el mundo, a su próxima fase. La prioridad número uno es acordar la construcción del mayor acelerador de partículas del planeta: un anillo circular de casi 100 kilómetros de circunferencia con el que la humanidad intentará adentrarse en un territorio totalmente desconocido de la física.

El físico británico Mark Thomson (Brighton, 58 años) ha sido el primer candidato que ha anunciado públicamente su intención de relevar a la actual directora, la italiana Fabiola Gianotti, en enero de 2026. Sus dos competidores son otros dos hombres: el griego Paris Sphicas, veterano investigador del CERN, y el holandés Robbert Dijkgraaf, físico teórico y exministro de Educación, Cultura y Ciencia de Países Bajos.

Thomson, hijo de un tendero y un ama de casa, cuenta que a los 13 años leía libros sobre física de partículas y echaba de menos más profundidad y detalle sobre “cómo funciona el universo”. Esa búsqueda de los componentes más esenciales de la materia le llevó a ser profesor de física de partículas en la Universidad de Cambridge y a trabajar en los grandes templos mundiales de la disciplina: el Gran Colisionador de Hadrones de Ginebra, en la sede del CERN, o el gigantesco detector subterráneo de neutrinos DUNE, que se está edificando a 1.400 metros bajo tierra en Estados Unidos. En la actualidad, el británico dirige el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología de Reino Unido, una gran organización con miles de científicos y un presupuesto de unos 1.000 millones de euros, similar al del laboratorio europeo.

En esta entrevista con EL PAÍS durante una breve visita a Madrid, realizada en la Embajada de Reino Unido, Thomson defiende la necesidad de que Europa siga siendo líder mundial en este campo durante los próximos 70 años, a pesar de la pujanza de China. Para ello, advierte, habrá que buscar acuerdos que permitan realizar una de las mayores obras de ingeniería de la historia, que costará unos 15.000 millones de euros y se tardará en construir unos 15 años.

Pregunta. ¿Cuál es la gran pregunta que el CERN intentará responder en esta nueva etapa?

Respuesta. La primera es entender qué es realmente el bosón de Higgs. Esta partícula que descubrimos en el CERN en 2012 no es una partícula elemental más. Es única, extraña, diferente a cualquier otra que hayamos visto antes. Y juega un papel realmente único en determinar cómo funciona el universo. Si vas al espacio más profundo, al vacío donde no hay nada, la presencia del bosón de Higgs siempre está ahí. Lo llamamos el campo de Higgs. Si no fuera por ese campo, todas las partículas que conocemos no tendrían masa. Así que el universo sería... bueno, nosotros no estaríamos aquí. Eso es fascinante. Así que ahora realmente queremos entender cómo funciona. Exactamente qué está haciendo. Tal vez haya más de un bosón de Higgs. Y realmente queremos comprender sus interacciones con el resto de la materia que conocemos con una altísima precisión. Eso nos abre una nueva ventana al universo que no habíamos tenido antes.

P. El Higgs actúa sobre la materia convencional. ¿El resto es totalmente desconocido?

R. Esa es la segunda mayor pregunta a responder. Aproximadamente el 5% del universo, en términos de su masa, es la materia que podemos ver, el universo visible. Y luego otro 25% es lo que llamamos materia oscura. Sabemos que está ahí, podemos percibir su presencia porque afecta a las galaxias y cómo se mueven, pero realmente no sabemos qué es. Así que esa es una gran parte del universo que sabemos que existe, pero que no hemos visto en absoluto. Luego está la energía oscura, que compone el resto del universo y que es aún más desconocida, así que ni siquiera voy a entrar en ello.

P. Tres grandes preguntas por responder, entonces.

R. Hay otra realmente fascinante. Cada partícula básica y fundamental —no hay muchas— como los electrones en los átomos, tienen una copia más pesada llamada muón y una copia aún más pesada llamada leptón tau. No tenemos idea de por qué hay tres copias de cada partícula. Todas tienen diferentes masas, por lo que interactúan de manera diferente con el Higgs. Así que realmente es una cuestión de entender por qué hay este número particular de partículas en el universo y por qué tienen estos patrones tan extraños de masa. En este momento no tenemos ninguna idea de por qué es así. Tal vez esté relacionado con el bosón de Higgs, tal vez no. A esto lo llamamos el enigma del sabor. Hemos medido todas estas cosas, pero no entendemos el origen de las diferencias.

P. Usted ha dicho que está enamorado de los neutrinos ¿qué quiere decir?

R. Cuando comencé mi doctorado en Oxford a mediados de los años ochenta, trabajé en un experimento subterráneo en los Estados Unidos que estudiaba la desintegración del protón. En estas desintegraciones hay interacciones con unas partículas fantasmales, los neutrinos. Están por todas partes, hay millones de ellos atravesándote cada segundo, y casi nunca hacen nada. En aquel experimento comenzamos a ver indicios, solo indicios, de que los neutrinos estaban haciendo algo que no entendíamos muy bien, algo llamado oscilaciones. Siempre he tenido un gran interés en qué son estas partículas. Hace aproximadamente 30 años sabíamos que su masa era tan pequeña que asumíamos que era cero. Ahora sabemos que no es cero, pero es mucho más pequeña que las de cualquier otra partícula. Así que, nuevamente, hay otro enigma aquí: ¿por qué la masa de los neutrinos es tan, tan ligera?

P. Hay físicos que aseguran que sin los neutrinos tampoco estaríamos aquí.

R. Esa es otra cosa sobre los neutrinos que es muy importante. Este es realmente el enfoque de la actual generación de grandes experimentos con neutrinos, como el DUNE, en el que trabajé desde sus inicios. Otra de las razones por las que los humanos estamos aquí es que estamos hechos de materia. Creemos que al principio del Big Bang se crearon por igual la materia y la antimateria. Lo que debería haber pasado es que se encontrarían entre sí, se aniquilarían y se convertirían en luz. Por lo tanto, el universo debería ser un lugar muy aburrido, sin materia restante. Y lo que sabemos que sucedió es que, en algún momento de la historia del universo, muy temprano, por cada digamos, mil millones de partículas de antimateria, había mil millones y una partículas de materia. Esta sutil diferencia es lo que vemos hoy en el universo. ¿Cuál es el origen de eso? Creo que nuestra mejor hipótesis, que podría no ser cierta, es que tiene algo que ver con los neutrinos. Eso requiere dos cosas: que los neutrinos y sus antipartículas sean sutilmente diferentes, y también que los neutrinos sean un tipo de partícula diferente, compatible con otras partículas. Lo que la próxima generación de experimentos con neutrinos está tratando de hacer es medir estas diferencias muy, muy sutiles entre los neutrinos y sus antipartículas oscuras, los antineutrinos. Es una medición realmente clave, y podría ayudar a explicar por qué queda materia en el universo.

P. ¿A dónde quiere llevar al CERN en los próximos cinco años si es elegido?

R. He querido ser abierto con mi candidatura y creo que estoy preparado para asumir el cargo. El CERN es un lugar único en el mundo y tenemos suerte de tenerlo en el corazón de Europa. Probablemente no hay ninguna otra área en la que seamos líderes absolutos. Esta organización tiene 70 años de historia de éxitos. Ahora tenemos que garantizar otros 70 años de liderazgo.

P. ¿Qué se necesita para conseguirlo?

R. Actualmente estamos operando el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, en sus siglas inglesas), que es el acelerador de partículas más poderoso jamás construido. Estamos trabajando en su actualización, haciéndolo una máquina aún más potente al incorporar tecnología de imanes más avanzada cerca de donde se realizan los experimentos. Cuando tienes una máquina de descubrimiento como esta, no sabes lo que vas a encontrar, y puede que no sea nada, pero esa es la esencia del descubrimiento. El nuevo LHC nos dará una nueva frontera para observar el universo y realizar otras mediciones, incluyendo propiedades sutiles del bosón de Higgs, que creo que podremos medir con el LHC mejorado. Esto marca el futuro del CERN hasta 2041.

P. ¿Y después?

R. El segundo desafío para el CERN es su futuro a largo plazo. Estos grandes proyectos tardan 20 años o más desde el inicio de la construcción hasta su operación. Ahora es el momento de decidir qué vendrá después. En este momento, el principal candidato es algo llamado Futuro Colisionador Circular, aunque esperamos que pronto se caiga la f de futuro y que tenga un nombre algo más imaginativo.

P. ¿Qué tipo de acelerador será?

R. El LHC tiene 27 kilómetros de circunferencia. Este será un anillo de 91 kilómetros que nos permitirá acelerar partículas a energías cada vez más altas. La fase inicial de esta máquina colisionará electrones y anti-electrones, y será esencialmente una fábrica para producir bosones de Higgs. Este será el lugar donde podremos estudiar este tipo de materia única y completamente nueva y comprenderla realmente. El desafío en estos grandes proyectos no solo es el tiempo, sino también el coste, que se estima en unos 15.000 millones de euros. Esto requerirá que todos los estados miembros del CERN se unan y logren un consenso real en torno a esta máquina. Conseguir ese acuerdo será mi objetivo principal. Puede parecer un precio enorme, pero estará repartido entre los 24 miembros a lo largo de 15 años. La única forma de conseguir descubrimientos rompedores es hacer cosas que no se han hecho antes. Y construir este acelerador además nos obligará a desarrollar tecnología nueva, lo que será un motor para la economía y la innovación.

P. ¿Cree que el liderazgo de Europa en física de partículas está en peligro?

R. China tiene ambiciones de construir algo bastante similar a los planes que estamos proponiendo en el CERN. Nosotros tenemos la ventaja de 70 años de experiencia en la construcción de aceleradores y su transformación en colisionadores. Es algo absolutamente crítico para el éxito. Así que no creo que debamos subestimar la dificultad de comenzar desde, no diré que desde cero, porque la tecnología en China es muy fuerte, pero en realidad es muy difícil reproducir esta experiencia.

P. El LHC ya consume tanta luz como una ciudad pequeña. El nuevo acelerador requerirá mucha más luz y excavar un descomunal túnel subterráneo entre Francia y Suiza. ¿Puede ser sostenible una obra así?

R. Es una pregunta realmente importante y dependerá de la perspectiva desde la que se aborde. Gran parte de la energía proviene de la red francesa, que en su mayoría es nuclear. Así que, dependiendo de tu perspectiva sobre la energía atómica y su impacto en el carbono, este no es tan alto. El factor que probablemente impulsa más la huella de carbono del nuevo colisionador circular es la construcción, la excavación y todo el cemento necesario. Se puede ver esto como algo negativo o como una gran oportunidad para que los científicos e ingenieros del CERN se pregunten cómo podemos hacerlo de una manera más sostenible.

P. ¿Cree que su candidatura se puede ver con recelo desde otros países europeos debido al Brexit?

R. Espero que no. Reino Unido es el segundo mayor contribuyente al presupuesto del CERN. El liderazgo de este laboratorio es realmente crítico y debería centrarse en la persona. No es un rol en el que representes a tu país; sino a todo el CERN y a los estados miembros.

P. ¿Salir de la Unión Europea ha perjudicado a la ciencia en Reino Unido?

R. Sí. Ahora que hemos vuelto a Horizonte Europa [el programa de financiación científica de la Unión Europea], creo que estamos comenzando a reconstruir esas relaciones que se vieron afectadas, pero no hay duda de que fueron dañadas y eso no ha sido bueno.

P. El CERN ha decidido finalizar la colaboración con Rusia y Bielorrusia por la invasión de Ucrania. ¿Defiende que se haga lo mismo con Israel, que es un país miembro, y ha invadido Líbano y arrasado Gaza, que son países observadores?

R. Es una pregunta muy política y realmente depende de los estados miembros. La colaboración científica es realmente importante. Todos vimos el valor de esos vínculos con los científicos rusos. Pero la invasión de Ucrania fue un acto de agresión contra uno de los miembros asociados del CERN. Esto puso al Consejo del laboratorio y a nuestros países en una posición muy difícil.

P. ¿Se sentiría cómodo siendo el director general de una organización como CERN, teniendo en cuenta que Israel está allí?

R. La directriz principal del CERN es hacer ciencia para la paz. Creo que el director general debe apoyarlo. Aunque realmente depende de los miembros decidir, no es algo con lo que me sentiría incómodo, porque realmente creo en el espíritu de la colaboración científica.