¡La partícula de Higgs por fin!

Por fin. Medio siglo después de haberse conjeturado su existencia, se ha descubierto la partícula de Higgs. Y es realmente importante: desde hoy se conoce un poco mejor cómo funciona el universo. Ha hecho falta construir el más potente acelerador de partículas, el LHC, dos colosales detectores y el trabajo y entusiasmo de miles de físicos e ingenieros de todo el mundo volcados en la investigación. El Higgs, dicho de modo muy sencillo, ayuda a explicar por qué existe la masa de las partículas elementales. Si el electrón, por ejemplo, no tuviera masa no se formarían los átomos y sin átomos no existirían ni estrellas, ni planetas ni personas.

En medio de una expectación mundial y en un auditorio abarrotado de gente emocionada en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), junto a Ginebra, los científicos que trabajan con el gran acelerador de partículas LHC anunciaron este martes el descubrimiento. “Hemos alcanzado un hito en nuestra comprensión de la naturaleza”, afirmó el director del CERN, Rolf Heuer.

El mismísimo Peter Higgs, veterano físico teórico de 83 años, que en los años sesenta, basándose en trabajos previos, propuso esta teoría para explicar el origen de la masa y en cuyo honor se llama la partícula, estaba en el auditorio del CERN y fue cariñosamente vitoreado. “Estoy extraordinariamente impresionado por lo que ustedes han logrado. Mis felicitaciones a todos los implicados en este increíble logro, y es una felicidad haberlo vivido”, dijo. Citó a los colegas que colaboraron en aquella teoría de hace casi 50 años y cedió todo protagonismo a los físicos del LHC que han hecho ahora el descubrimiento.

A las nueve de la mañana tomó la palabra Joe Incandela, portavoz de uno de los dos grandes detectores de partículas del LHC, el CMS, y durante 45 minutos fue exponiendo los resultados para concluir con el anuncio de que habían encontrado una partícula de tipo bosón de masa 125,3 gigaelectronvoltios (GeV). No dijo Higgs, pero el aplauso cerrado en el auditorio dejó muy claro lo que todo el mundo parecía pensar: debe ser el Higgs.

Tras el muy nervioso Incandela, llegó el turno de su colega Fabiola Gianotti, la portavoz del otro gran experimento, el Atlas. También fue explicando los pormenores técnicos de la investigación hasta que al final dijo que su equipo tenía la firma de esa nueva partícula con 126,5 GeV de masa (perfectamente consistente con la medida del CMS, como aclaró más tarde).

¿Están seguros? La certeza obtenida, según explicaron, es de 5 sigma (en el caso de Atlas) y 4,9 (en CMS), lo que implica una probabilidad de error tan baja, menor que 0,3 en un millón, que los físicos consideran efectivamente descubrimiento. Pero como científicos, Heuer, Incandela y Gianotti precisaron una y otra vez que los que los datos de los experimentos muestran es la existencia de una nueva partícula, un bosón, con esa masa. Ahora tienen que volcarse en la investigación de sus características para estar seguros de que se trata del bosón de Higgs predicho en el Modelo Estándar, la partícula que lo completa, la que faltaba en el puzle.

El Modelo Estándar describe, con tremenda precisión, las partículas elementales y las fuerzas de interacción entre ellas. Pero tiene, o tenía, una ausencia importantísima al no poder explicar por qué tienen masa las partículas que la tienen. La respuesta la propusieron hace medio siglo el británico Peter Higgs y otros especialistas, con un mecanismo que explicaría ese origen de la masa de algunas partículas y que se manifestaría precisamente en una partícula nueva, el llamado bosón de Higgs, que por fin asoma en los detectores del LHC.

“Sin masa, el universo sería un lugar muy diferente”, explican los científicos del CERN. “Por ejemplo, si el electrón no tuviera masa, no habría química, ni biología ni personas. Además, el Sol brilla gracias a una delicada interacción entre las fuerzas fundamentales de la naturaleza que no funcionaría si algunas de esas partículas no tuvieran masa”.

El porqué de la importancia de la partícula de Higgs

El Higgs del Modelo Estándar no es el final, no es la meta, sino el punto de partida de la investigación del universo más allá de la física conocida, recalcó Gianotti. Sandro Bertolucci, director científico del CERN, apuntó la importancia de “los desconocidos no conocidos”, es decir, de las nuevas partículas y fenómenos que pueden ir surgiendo en los datos del LHC. No hay que olvidar que la materia corriente, la que forma personas, piedras, astros… y que se rige por el Modelo Estándar, supone solo el 4% del universo. El resto es energía oscura y materia oscura, y de esta última los físicos del CERN esperan encontrar indicios en el futuro.

De momento hay que asegurar que esa partícula de unos 126 GeV es el ansiado bosón de Higgs. Los físicos conocen sus características teóricas, excepto la masa, y ahora se trata de ir comprobando si se ajusta a ellas el bosón descubierto. Heuer dijo que es como descubrir la cara de un amigo en una muchedumbre: “Para estar seguro de que se trata de él y no de su gemelo hay que acercarse y comprobar los detalles”.

Este descubrimiento no es una meta final, sino al contrario, el inicio de una nueva etapa de exploración del universo

El mecanismo de Higgs es algo tremendamente técnico, pero a lo largo de los años se han propuesto numerosos paralelismos para aclararlo. Una de las ideas más eficaces es la propuesta por el físico del CERN Gian Francesco Giudice en su libro A Zeptospace Universe: las partículas adquieren masa al interaccionar con el llamado campo de Higgs. Piense en agua en la que nadan delfines y se bañan hipopótamos, dice Giudice; para las partículas que no tienen masa, como el fotón, el agua es totalmente transparente, como si no existiera, mientras que las que tienen masa, pero poca, se deslizan fácilmente sin apenas interactuar con el líquido, como los delfines. Las partículas masivas, como si fueran hipopótamos, se mueven con dificultad en el agua. El campo de Higgs, el agua en el símil, se expresa en determinadas condiciones como una nueva partícula, como una ola en el agua, que es la que probablemente han encontrado ahora los físicos del LHC.

Para lograrlo, los científicos han tenido que analizar billones de colisiones de protones contra protones en el LHC, porque en esos choques a altísima energía, muy de vez en cuando, puede crearse un bosón de Higgs. Como es muy raro que se produzca, necesitan cantidades ingentes de choques para obtener la señal suficientemente clara de que está ahí, de que no es un ruido del experimento ni producto de los artefactos estadísticos del experimento. En realidad, los físicos no ven el Higgs, porque se desintegra inmediatamente, sino los productos de esas desintegraciones, que son como su firma. Luego reconstruyen los restos y ven si el Higgs ha existido en algún instante.

Que hay una partícula nueva y que es un bosón está claro, pero hay que seguir investigando para determinar sin lugar a dudas que se trata del bosón de Higgs

La presentación del descubrimiento, tras varios días de especulaciones y rumores, no podía ser más esperada. Mucha gente hizo cola durante la noche a las puertas del CERN para asegurarse la entrada en el auditorio y presenciar en directo el momento histórico, que se transmitió por Internet a todo el mundo.

La de este martes fue una ocasión de enorme satisfacción para los miles de científicos (más de 3.000 en CMS y otros tantos en Atlas) que han trabajado durísimo, aportando talento y entusiasmo, repitieron una y otra vez Incandela y Gianotti, sin olvidar “las fabulosas prestaciones del LHC” y del sistema de computación distribuida, el Grid, que ha permitido analizar los datos de billones de colisiones de partículas.

Se trata de ciencia básica, de conocimiento fundamental de la naturaleza, y a la pregunta de por qué gastar recursos en ella en tiempos de crisis, Heuer fue clarísimo: “Si uno tiene un saco de maíz puede comérselo todo o guardar parte para sembrar después; la ciencia básica es esa parte del maíz que siembras después”.