¡¡El Bosón de Higgs!! ¿Para cuando?

Hace algunas fechas que se publicó aquí este trabajo que versaba sobre el Bosón de Higgs, y, ya algunos están postulando la necesidad de construir un nuevo acelerador de Partículas más potente que sí pueda llegar hasta los océanos de Higgs para localizar al dichoso Bosón. Los expertos del LHC en el CERN, no han dicho, de manera categórica que, la partícula hallada, sea el Bosón de Higgs, lo han dejado con una interrogación y pendiente de otros estudios y pruebas para poder definirse, de manera rotunda sobre la realidad del hallazgo.

Algunos ya están hablando del International Linear Collider (ILC), el nuevo Acelerador de partículas que sí, ¿podrá localizar al Bosón de Higgs?, de mucha más potencia que el LHC, y que podrá llegar mucho más profundamente en ese “inframundo” de los océanos de Higgs que se nos escapan del ámbito ordinario de nuestra cotidianidad. Allí, en ese “universo” infinitesimal, pudieran hallarse muchas de las cosas que presentimos.

Ya se han lanzado haces de protones a velocidades cercanas a la de la luz, c, en sentidos apuestos y han colisionado entre sí alcanzando energías de hasta 7,5 TeV, han hecho posible que en los ordenadores salgan imágenes como esta de arriba, múltiples caminos trazados por toda clase de objetos infinitesimales que han salido, como escombros de la rotura de esos protones, y, pudiera ser que, uno de esos rastros dejados en la múltiple dispersión, pudiera haber sido hecha por el Bosón de Higgs. Ahora, con 14 TeV, posiblemente podamos, al fín, dar con el dichoso Bosón -si es que en realidad existe–

Para hallar tan minúscula partícula, ha sido necesario construir una de las máquinas más sofisticadas, grandes y caras que hubiéramos podido imaginar, y, además, las energías que aquí serán desatadas nos llevaran al límite de lo que la Humanidad, en este momento, puede conseguir que está en los 14 TeV, una energía muy considerable aunque no suficiente para llegar a sondear las cuerdas que requieren la energía de Planck de 10¹⁹ GeV, algo impensable en esta generación y en las próximas.

Claro que, hasta el momento y desde hace ya mucho tiempo, todos los intentos y los esfuerzos por hallar una pista decuál era el origen de la masa fallaron.  Feynman escribió su famosa pregunta: “¿Por qué pesa el muón?”.  Ahora, por lo menos, tenemos una respuesta parcial, en absoluto completa.  Una voz potente y segura nos grita: “!Higgs¡” Durante más de 60 años los físicos experimentadores se rompieron la cabeza con el origen de la masa, y ahora el campo Higgs presenta el problema en un contexto nuevo; no se trata sólo del muón. Proporciona, por lo menos, una fuente común para todas las masas. La nueva pregunta feynmaniana podría ser: ¿Cómo determina el campo de Higgs la secuencia de masas, aparentemente sin patrón, que da a las partículas de la materia?

Hay quien postula que, las partículas al moverse por el océano de Higgs, interracionan con lo que sea que permea por todo el espacio, esa interacción produce un efecto frenado por el roce y, es precisamente ese efecto frenado de contacto el que hace que la partícula adquiera su masa a medida que se desliza.

La variación de la masa con el estado de movimiento, el cambio de masa con la configuración del sistema y el que algunas partículas (el fotón seguramente y los neutrinos posiblemente) tengan masa en reposo nula son tres hechos que ponen en entredicho que el concepto de masa sea una tributo fundamental de la materia.  Habrá que recordar aquel cálculo de la masa que daba infinito y nunca pudimos resolver; los físicos sólo se deshicieron del “renormalizándolo”, ese truco matemático que emplean cuando no saben hacerlo bien, o, cuando el desconocimiento fundamental, está ausente.

Ese es el problema de trasfondo con el que tenemos que encarar el problema de los quarks, los leptones y los vehículos de las fuerzas, que se diferencian por sus masas.  Hace que la historia de Higgs se tenga en pie: la masa no es una propiedad intrinseca de las partículas, sino una propiedad adquirida por la interacción de las partículas y su entorno.

La idea de que la masa no es intrinseca como la carga o el espín resulta aún más plausible por la idílica idea de que todos los quarks y fotones tendrían masa cero. En ese caso, obedecerían a una simetría satisfactoria, la quiral, en la que los espines estarían asociados para siempre con su dirección de movimiento. Pero ese idilio queda oculto por el fenómeno de Higgs.

                                                       ¿Qué cara tendrá el Higgs? Sólo sabemos que es un Bosón de espín cero.

¡Ah, una cosa más! Hemos hablado de los bosones gauge y de su espín de una unidad; hemos comentado también las partículas fermiónicas de la materia (espín de media unidad). ¿Cuál es el pelaje de Higgs? Es un bosón de espín cero.  El espín supone una direccionalidad en el espacio, pero el campo de Higgs de masa a los objetos dondequiera que estén y sin direccionalidad.  Al Higgs se le llama a veces “bosón escalar” [sin dirección] por esa razón.

La interacción débil, recordareis, fue inventada por E. Fermin para describir la desintegración radiactiva de los núcleos, que era básicamente un fenómeno de poca energía, y a medida que la teoría de Fermi se desarrolló, llegó a ser muy precisa a la hora de predecir un enorme número de procesos en el dominio de energía de los 100 MeV.  Así que ahora, con las nuevas tecnologías y energías del LHC, las esperanzas son enormes para, por fin, encontrar el bosón Higgs origen de la masa… y algunas cosas más.

El Proyecto LHC nos puede llevar hacia cosas desconocidas que serían las respuestas a muchas preguntas planteadas y no contestadas de momento. La diverdad de esas respuestas tan esperadas pueden estar referidas a distintos ámbitos y no sólo se limitará a la masa de las partículas que se cree provienen del Bosón de Higgs, sino que también, podremos tener algunas respuestas sobre partículas simétricas que nos hablen, con fuerza, de la existencia de la materia oscura. También se esperan respuestas sobre cuestiones del Cosmos que ignoramos.

Hay que responder montones de preguntas.  ¿Cuáles son las propiedades de las partículas de Higgs y, lo que es más importante, cuál es su masa? ¿Cómo reconoceremos una si nos la encontramos en una colisión de LHC? ¿Cuántos tipos hay? ¿Genera el Higgs todas las masas, o solo las hace incrementarse? ¿Y, cómo podemos saber más al respecto? Como s su partícula, nos cabe esperar que la veamos ahora después de gastar más de 50.000 millones de euros en los elementos necesarios para ello.

Aquí se desatan y recrean las fuerzas del Universo primitivo, y, si en algún sitio podemos encontrar lo que buscamos, será en ese lugar que, construido por el hombre trata de recrear aquellos momentos de la creación.

También a los cosmólogos les fascina la idea de Higgs, pues casi se dieron de bruces con la necesidad de tener campos escalares que participasen en el complejo proceso de la expansión del Universo, añadiendo, pues, un peso más a la carga que ha de soportar el Higgs.

El campo de Higgs, tal y como se lo concibe ahora, se puede destruir con una energía grande, o temperaturas altas. Estas generan fluctuaciones cuánticas que neutralizan el campo de Higgs. Por lo tanto, el cuadro que las partículas y la cosmología pintan juntas de un universo primitivo puso y de resplandeciente simetría es demasiado caliente para Higgs. Pero cuando la temperatura cae bajo los 10′⁵ grados Kelvin o 100 GeV, el Higgs empieza a actuar y hace su generación de masas.  Así por ejemplo, antes de Higgs teníamos unos W, Z y fotones sin masa y la fuerza electrodébil unificada.

El Universo se expande y se enfría, y entonces viene el Higgs (que engorda los W y Z, y por alguna razón ignora el fotón) y de ello resulta que la simetría electrodébil se rompe.

Intrincado son los caminos que recorre la Naturaleza para conseguir sus fines, y, no pocas veces, llevan una complejidad que se nos escapa, nuestro intelecto no llega a cuestiones del mundo que son las que hace posible las cosas que suceden a nuestro alrededor y que tratamos de comprender. Con el tiempo por delante, lo conseguiremos.

Tenemos entonces una interacción débil, transportada por los vehículos de la fuerza W⁺, W^–, Z⁰, y por otra parte una interacción electromagnética, llevada por los fotones. Es como si para algunas partículas del campo de Higgs fuera una especie de aceite pesado a través del que se moviera con dificultad y que las hiciera parecer que tienen mucha masa. Para otras partículas, el Higgs es como el agua, y para otras, los fotones y quizá los neutrinos, es invisible.

De todas las maneras, es tanta la ignorancia que tenemos sobre el origen de la masa que, nos agarramos como a un clavo ardiendo el que se ahoga, en este caso, a la partícula de Higgs que, algunos han llegado a llamarla de otra manera que la aleja de la Ciencia.

¡Ya veremos en que termina todo esto!

¡La que has liado amigo!

Peter Higgs, de la Universidad de Edimburgo, introdujo la idea en la física de partículas.  La utilizaron los teóricos Steven Weinberg y Adduz Salam, que trabajaban por separado, para comprender como se convertía la unificada y simétrica fuerza electrodébil, transmitida por una feliz familia de cuatro partículas mensajeras de masa nula, en dos fuerzas muy diferentes: la QED con un fotón carente de masa y la interacción débil con sus W⁺, W^– y Z⁰ de masa grande.  Weinberg y Salam se apoyaron en los trabajos previos de Sheldon Glasgow, quien tras los pasos de Julian Schwinger, sabía sólo que había una teoría electrodébil unificada, coherente, pero no unió todos los detalles. Y estaban Jeffrey Goldstone y Martines Veltman y Gerard’t Hooft.  También hay otras a los que había que mencionar, pero lo que siempre pasa, quedan en el olvido de manera muy injusta.  Además, ¿Cuántos teóricos hacen falta para encender una bombilla?

Hemos llegado a crear fuerzas con las que debemos ir con pies de plomo, no se debe jugar a ser más de lo que podemos ser, y,  en ser consciente de esa medida, estará el futuro de la Humanidad que, de otra manera, se podría destruir así misma.

Contestando a la pregunta que está arriba de la imagen, diremos que, la verdad es que, casi siempre, han hecho falta muchos.  Recordemos el largo recorrido de los múltiples detalle dispersos y físicos que prepararon el terreno para que, llegara Einstein y pudiera, uniéndo todos los cabos sueltos, exponer su teoría relativista: Mach, Lorentz, Planck, Maxwell, Riemann…

Llegar hasta aquí, no ha sido fácil. No lo echemos todo a perder por una precipitación irracional, todo llegará a su tiempo.

Sobre la idea de Peter Higgs, Veltman, uno de sus arquitectos, dice que es una alfombra bajo la que barremos nuestra ignorancia.  Glasgow es menos amable y lo llamó retrete donde echamos las incoherencias de nuestras teorías actuales.  La objeción principal: que no tenemos la menor prueba experimental…hasta el  momento.

Algunos postulaban una catástrofe cuando se anunciaban las pruebas del LHC, y, sin embargo, todo es normalidad. Así debe ser.

Ahora, por fin la tendremos con el LHC, y cuando aparezca el Bosón de Higgs,  la interrogante quedará encima de la Teoría de cuerdas, a la que se la traspasamos directamente, toda vez que, exige una verificación experimental mucho más exigente, tanto que, no podemos estar en posesión de las energías necesarias que, en la actualidad, son impensables.

El modelo estándar es lo bastante fuerte para decirnos que la partícula de Higgs de menor masa (podría haber muchas) debe “pesar” menos de 1 TeV. ¿Por qué? Si tiene más de 1 TeV, el modelo estándar se vuelve incoherente y tenemos la crisis de la unitariedad.

Después de todo esto, llego a la conclusión de que, el campo de Higgs, el modelo estándar y nuestra idea de cómo hizo el Big Bang el Universo dependen de que se encuentre el bosón de Higgs.  Y ahora, por fin, tenemos un acelerador con la energía necesaria para que nos la muestre y que con su potencia pueda crear para nosotros una partícula que pese nada menos que 1 TeV.

¡La confianza en nosotros mismos, no tiene límites!

                                                              Claro que, si no tenemos cuidado de donde metemos las manos…

De la nada, de pronto surge un destello cegador, un conjunto de energía que dura unos segundos.  Cuando se desvanece, allí queda la serena figura de un hombre.

¿De dónde ha salido? ¿De dónde viene? ¿Quién es? ¿Qué querrá de nosotros? ¿Serán buenas sus intenciones?

Bueno, estimo que sería conveniente que me formuléis esas preguntas dentro de algunos miles de años.  Ahora es pronto. Sin embargo, esa escena que parece de ficción, puede que, en el futuro, sea cosa corriente.

De la misma manera es pronto para otras muchas preguntas.  Sin embargo, en un año, más o menos, sabremos sobre el bosón de Higgs, hasta hace poco inalcanzable. Creo que en el año 2.012, en lugar de la destrucción de los mayas,  ¿verá el mundo el Bosón de Higgs?

¿Pasará igual con las cuerdas?

emilio silvera

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