El origen de la masa Álvaro de Rújula

Aunque no del todo, entendemos sorprendentemente bien lo que son las cosas, y cómo funcionan. Me refiero sólo a su funcionamiento a nivel microscópico, claro está. Elementales son aquellas partículas que no están compuestas -que sepamos- de otras aún más elementales. El Higgs, que tanto revuelo está armando, no es una partícula como otra cualquiera: es la pieza más codiciada, como hemos de ver.Las partículas y su comportamiento (las interacciones entre ellas) están descritas por el Modelo Estándar. El modelo es como el ajedrez: diferentes piezas (las partículas) y unas pocas reglas de juego. Un sinfín de posibilidades (las propiedades de todo lo que sabemos que existe) podrían en principio deducirse del comportamiento de unas pocas piezas, también como en el ajedrez.

Las piezas del Modelo Estándar son docena y media. Algunas tienen masa y otras no. La masa es esa propiedad que implica un cierto esfuerzo al poner en movimiento una partícula en reposo; de ahí que se hable de masa inercial (recuerde el lector instruido que en la teoría de la gravitación de Einstein, que incluyo en la definición de Modelo Estándar, la masa gravitacional, responsable del peso de las cosas, no es algo independiente).

El fotón -la partícula de luz- no tiene masa. Una de las reglas del Modelo Estándar, una simetría (algo así como la posición inicial de los alfiles y torres) prohíbe que nada le genere una masa al fotón. Esta simetría es una receta absoluta contra la obesidad, un sortilegio que evita también que puedan engordar otras dos partículas (el gravitón y el gluón). Pero el resto de ellas pueden adquirir masa y, de hecho, la tienen (con la debatible excepción de los neutrinos, para quienes las reglas no están aún del todo establecidas).

El electrón y su primo el muón, por ejemplo, son dos partículas idénticas, excepto en el valor concreto de sus masas. ¿De dónde proceden éstas y por qué tienen los valores que tienen? La respuesta a la primera pregunta, en el Modelo Estándar, es una de sus reglas: el llamado mecanismo de Higgs, nombre que honra injustamente sólo al eminente físico escocés, Peter Higgs.

Funciona así: el vacío, curiosamente, no esta vacío del todo, sino permeado por una esencia continua, llamada un campo (sabrá el lector avisado que, a diferencia del viejo éter, este campo no contradice la teoría de la relatividad). El electrón y el muón sufren una especie de fricción con este campo: esa fricción es la masa, o inercia. Las diferentes masas son distintas porque los coeficientes de fricción lo son. Así de tonto.

Menos tonto es el hecho de que al campo que permea el vacío, como a todo otro campo, se le puede hacer vibrar, como a la gelatina. Así como las vibraciones del campo electromagnético son partículas de luz, las del campo de Higgs son partículas de Higgs. El descubrimiento de dichas partículas, con las propiedades muy concretas que el Modelo Estándar les confiere, sería un paso crucial en el entendimiento del origen de la masa: uno de los mayores misterios que hoy en día la ciencia afronta.

El mecanismo de Higgs huele algo a chamusquina: los coeficientes de fricción que explican los valores concretos de las masas se ponen a mano. Por eso es aún más importante estudiar experimentalmente las partículas de Higgs, si existen. Quizás la naturaleza nos de, como otras tantas veces, la pista que nos falta para entenderla aún más a fondo.

Los datos obtenidos por los experimentos del LEP son relativamente escasos, pero se parecen, como gotas de agua, a los predichos por el mecanismo de Higgs. Quizás estemos en el umbral de un descubrimiento de talla mayúscula. Dejarlo escapar sería como concluir la partida sin saber si el jaque era mate.

Álvaro de Rújula es físico teórico del CERN.