La partícula de Higgs, cada vez más cerca

La búsqueda del bosón de Higgs, la partícula elemental que, si existe, ayuda a explicar el origen de la masa de las partículas que la tienen, está cada vez más cerca del éxito. A la espera de que el próximo miércoles los científicos presenten sus resultados más recientes obtenidos en el gran acelerador LHC, junto a Ginebra, los físicos del acelerador estadounidense Tevatron han dado a conocer sus últimos datos. “Los análisis finales no resuelven la cuestión de si la partícula de Higgs existe, pero se acercan a una respuesta”, declaran los especialistas de Fermilab, el laboratorio que aloja el Tevatron, junto a Chicago. Lo que tienen es “el indicador más fuerte hasta la fecha de la partícula de Higgs”. Pero ellos mismos reconocen que no es suficiente y que habrá que esperar las conclusiones de este lado del Atlántico. En cualquier caso, los datos de los experimentos de ambos aceleradores son complementarios.

El Tevatron, que arrancó en 2001, ha estado funcionando hasta septiembre de 2011, cuando se apagó definitivamente. Es un acelerador más pequeño y menos potente que el LHC, en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), pero muchos de los científicos que han venido trabajando en sus dos detectores (CDF y Dzero), incluidos unos 1.700 estadounidenses, trabajan también en el LHC. Varios equipos españoles integrados en los experimentos del LHC participan en los de Tevatron.

Los físicos han estado analizando, o “exprimiendo al máximo”, como ellos dicen, los datos que habían tomado con el Tevatron. Se trata de información de 500 billones de colisiones. “Nuestros datos apuntan muy fuertemente hacia la existencia del bosón de Higgs, pero harán falta los resultados de los experimentos del LHC, en Europa, para establecer que se trata de un descubrimiento”, ha declarado Rob Roser, coportavoz de CDF. Los análisis de Fermilab indican que la partícula de Higgs tendría una masa de entre 115 y 135 gigaelectronvoltios (GeV), es decir, unas 130 veces la masa del protón. En el LHC, aunque los físicos de los experimentos Atlas y CMS siguen analizando sus datos y no han hecho declaraciones al respecto, la masa del Higgs podría estar en torno a 125 GeV.

El mecanismo de Higgs es una propuesta teórica de hace ya medio siglo que permitiría explicar por qué tienen masa las partículas elementales que tienen masa; es la última pieza que falta en el Modelo Estándar que describe las partículas y las interacciones entre ellas.

La famosa partícula, cuyo hallazgo supondría un avance determinante para comprender algo tan fundamental como el origen de la masa, se crearía de vez en cuando en las colisiones de protones contra protones (en el LHC) o de protones contra antiprotones (en el Tevatron), pero desintegrándose inmediatamente, por lo que los físicos tienen que analizar los datos de billones de choques de esas partículas aceleradas y buscar en sus efectos posibles pistas de esas desintegraciones que puedan corresponder al Higgs. Pero la nueva partícula en cuestión puede desintegrarse de varias maneras y el Tevatron ha sido eficaz en captar la desintegración del Higgs en un quark y un antiquark bottom, mientras que el LHC, tardará en optimizar esa desintegración concreta. De momento, lo que el acelerador de Ginebra ve más fácilmente son otras desintegraciones del Higgs.

“Hemos desarrollado simulaciones sofisticadas y programas de análisis para identificar los patrones del Higgs, pero aún así es más fácil encontrar la cara de un amigo en un estadio con 100.000 personas que encontrar una señal del Higgs en billones de colisiones”, explica Luciano Ristori, coportavoz de CDF.

Integran CDF 430 físicos de 58 instituciones de 15 países, mientras que en DZero, el otro gran experiemento del acelerador estadounidense, trabajan 446 físicos de 82 instituciones de 18 países. En los Atlas y CMS del CERN hay más de 3.500 especialistas en cada uno. Hacen falta equipos enormes y detectores colosales para seguir el rastro a los componentes más elementales de todo lo que existe.

La física de partículas es una ciencia de altísima precisión y los expertos solo aceptan haber descubierto algo cuando han descartado todas las posibles señales equívocas y fluctuaciones estadísticas de sus experimentos. Utilizan un término, 5 sigma, para determinar el hallazgo. Los científicos de Tevatron dicen que han obtenido 2,9 sigma con sus datos, lo que significa que solo hay una posibilidad en 550 de que la señal del Higgs sea debida a una fluctuación estadística. Aún así no es suficiente. En el CERN podrían estar muy cerca de 5 sigma, pero habrá que esperar hasta el miércoles para saberlo.