Y el bosón de Higgs por fin apareció

El pasado 4 de julio, hace dos días, el CERN emitía un comunicado anunciando que por fin habían encontrado el bosón de Higgs, la partícula que faltaba para completar el modelo estándar de la física de partículas. Pero, ¿Por qué ha sido tan difícil encontrar la llamada «Partícula de Dios»? Y, ¿Por qué es tan importante este descubrimiento?

La primera pregunta es, ¿Que es el bosón de Higgs? Sobre este tema se ha escrito mucho y muy bien, así que me limitaré a pegar este vídeo del Fermilab, que está en inglés subtitulado en español, que es uno de los que mejor lo explican.

En resumidas cuentas, el bosón de Higgs es el responsable de que exista la masa. Si esta partícula no existiera, no existirían los átomos ni, por extensión, las estrellas y los planetas, el universo solo sería una sopa de partículas subatómicas.

¿Y Por qué nos ha costado tanto encontrarlo? Por dos motivos, el primero, porque es una partícula muy pesada, lo que significa que se necesita una cantidad enorme de energía para fabricarla y, hasta la construcción del LHC, no se disponía de ningún aparato capaz de producir tanta energía.

El segundo motivo es algo mas complicado de explicar. El bosón de Higgs es una partícula que tiene una vida muy corta, esto es, muy poco después de formarse se desintegra generando otras partículas; esto quiere decir que no lo podemos observar directamente, simplemente, la partícula no dura lo suficiente como para que los instrumentos lleguen a verla, los instrumentos tienen que buscar las partículas resultantes de la desintegración del higgs.  Así, en el LHC lo que realmente se buscan son parejas de fotones de alta energía, que es una de las cosas en las que se puede desintegrar nuestro bosón favorito.

Pero existen otras partículas que al desintegrarse también generan pares de fotones; esto en principio no debería ser un problema, porque las características de los fotones cambian bastante dependiendo de como se han producido, con lo que debería ser fácil distinguir los producidos por la desintegración de los higgs, pero en la práctica las cosas son algo mas complicadas; para empezar, los sensores solo capturan una parte de los fotones que se producen en una colisión, a lo que hay que sumar la imprecisión en las mediciones debida al margen de error en las mediciones; el resultado práctico es que, cuando identificamos una señal, esto es, una pareja de fotones que parece haber sido producida por la desintegración de higgs, no sabemos si esa señal es real o es un error de medida.

¿Como se soluciona este problema? Simplemente, repitiendo el experimento millones de veces a lo largo de meses. Si esa señal aparece en todas, o casi todas, las repeticiones, tenemos una seguridad razonable de que hemos detectado el bosón de higgs.

De hecho, hace bastantes meses que el LHC detectó la señal del bosón de higgs, pero no lo han anunciado hasta ahora porque era preciso completar toda la tanda de repetición de los experimentos para poder dar por bueno el resultado.

¿Y que va a pasar a partir de ahora? Encontrar el higgs es solo el principio, ahora es preciso estudiarlo para determinar sus características y si se ajusta a las predicciones teóricas; esta parte del trabajo es la mas apasionante, porque sea cual sea el resultado nos llevará al desarrollo de nuevas teorías físicas que nos permitirán avanzar mas allá de las teorías actuales.

Y, para terminar esta entrada, explicaré porque al bosón de Higgs se le conoce como «La partícula de Dios». La historia se remonta a los años 90, cuando el premio nobel y divulgador científico Leo Lederman escribió un libro sobre el Higgs; el libro se titulaba «The Goddam Particle», que traducido a nuestro idioma quiere decir «La partícula puñetera», debido a lo difícil que resultaba encontrarla; sin embargo, al editor este título le pareció inadecuado para un libro científico y lo cambió por «The God Particle» (La partícula de Dios).