Hacía ya meses que corrían rumores de que en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), instalado en un enorme túnel de casi 30 km anejo a Ginebra (Suiza), podría haberse detectado la ansiada ‘partícula de Todopoderoso’, por lo que la futuro, aquel 4 de julio del 2012, era enorme.
Científicos y periodistas se reunieron en la sede del CERN, la estructura europea para la investigación nuclear, en Suiza, y otros muchos lo hicieron en remoto desde todo el planeta para seguir el anuncio. “Creo que lo tenemos”, dijo Rolf Dieter Heuer, director normal del CERN. Así confirmaba que las dos colaboraciones Atlas y CMS habían rematado producir e identificar el esperado bosón de Higgs, la enigmática partícula que revelaba el origen de la masa, medio siglo luego de que los físicos teóricos hubieran postulado su existencia.
“Fue un momento muy emocionante, el condición era de alborozo”, recuerda Martine Bosman, catedrática de investigación en el Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) y miembro de uno de los dos grandes experimentos del LHC del CERN. “Había participado en el incremento del experiencia Atlas y en el descubrimiento de la partícula, y tuve la suerte de estar allí en persona y ver como los resultados de Atlas y CMS concordaban. Fue un día positivamente inolvidable”, añade.
El anuncio marcó un ayer y un luego en la historia de la ciencia, porque completó una estancia esencia en el puzle de nuestra comprensión del cosmos. De la existencia de aquella partícula dependía que el maniquí standard, la teoría que explica el Universo visible, fuera correcta. Y el estudio de sus propiedades abría la puerta a entender mejor el 0universo umbroso, que representa el 96% de toda la materia y energía del universo. Por ello, un año luego, tres de los físicos teóricos que habían predicho la existencia de aquella partícula, François Englert, Peter Higgs y el ya fallecido Robert Brout, fueron galardonados con el Premio Nobel de Física.
“El descubrimiento del bosón de Higgs fue un hito monumental en la física de partículas. Marcó tanto el final de un delirio de décadas de exploración como el inicio de una nueva era de los estudios de esta partícula tan particular”, afirma Fabiola Gianotti, directora normal del CERN y líder del esquema del experiencia Atlas en el momento del descubrimiento, en un comunicado.
El Maniquí Habitual se construía a partir de una serie de partículas fundamentales y de las fuerzas que las hacen interaccionar unas con otras, con excepción de la pesadez. Sin requisa, no era capaz de explicar el mecanismo por el que las partículas obtenían su masa. Por ello, los físicos teóricos que trabajaban en este campo en los primaveras 60 propusieron que tenía que tener una nueva partícula, un bosón, y su campo cuántico asociado, de forma que, al interaccionar con las partículas, estas adquirían su masa.
Ha costado 50 primaveras encontrarlo. Primero se intentó sin éxito con otros colisionadores, el postrer el gran colisionador de electrones y positrones, el LEP, y, a continuación, con el LHC, “la máquina que puede acelerar partículas a las mayores energías hasta la época, precisamente con el objetivo principal de producir y detectar el bosón de Higgs”, apunta Bosman.
Desde que se detectó, los científicos se han centrado en intentar contar sus propiedades para comprobar si positivamente se corresponde o no con la partícula prevista por el maniquí standard. Por ejemplo, ya se ha demostrado que, efectivamente, la interacción entre el campo de Higgs con los quarks top y bottom, así como con el leptón tau, confiere la masa a estas partículas de la forma predicha por el mecanismo de Higgs.
Interior del detector Atlas, uno de los cuatro instrumentos científicos principales del Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Crèdit: Maximilien Brice / CERN
Los experimentos realizados y el estudio de los resultados obtenidos han permitido avanzar en otros aspectos de la física de partículas tal como recogen dos artículos publicados por Nature hoy, que glosan los principales hallazgos en la investigación del bosón de Higgs en estos 10 primaveras.
Además importante es el hecho de contar con precisión todos los procesos que tienen emplazamiento en las colisiones, buscando desviaciones indicando la existencia de nuevas partículas, no contempladas en el maniquí standard, tales como las que posiblemente forman la materia oscura. Además es posible comparar las propiedades de las tres familias de partículas existentes. En este sentido, hay ya datos que indican posibles diferencias entre las interacciones de electrones y muones, no esperadas en el Maniquí.
Los retos que están por conservarse
Ahora el LHC comienza a funcionar de nuevo, en el que será su “run” 3. En este periodo se demora obtener muchos más datos que en los dos “runs” anteriores, con lo que será posible aumentar la precisión en las medidas, y quizás descubrir una partícula subatómica. Por otra parte de lo preliminar, los nuevos datos podrán ayudar a resolver algunas cuestiones aún abiertas como el por qué el universo flagrante está hecho de materia y no de antimateria, qué son la energía y la materia oscuras, entre otros. Se prevé todavía que a lo prolongado de la próxima división se siga avanzando en el conocimiento del bosón de Higgs, en comprender algunas de sus propiedades esencia, como, por ejemplo, que se acople consigo mismo o con partículas más ligeras.
Distracción del bosón de Higgs
“Quizás hallemos desviaciones del maniquí standard que nos obligarán a hacer pequeñas correcciones, pero el maniquí funciona”, asegura Caterina Biscari, directora del Sincrotrón ALBA.
Quizás las respuestas a algunas de esas preguntas lleguen cuando el LHC amplíe su fosforescencia, a partir de 2029. O haya que esperar a que se ponga en marcha el Future Circular Collider, un acelerador de 100 km, mucho más poderoso.
Los beneficios sociales de 'Higgs'
Lleguen cuando lleguen esas respuestas, mientras tanto, la búsqueda de esas piezas fundamentales del puzle del universo ya está aportando beneficios a la sociedad. Por otra parte del avance del conocimiento sobre el universo, el incremento tecnológico ha impulsado la creación de la world wide web, del escáner PET, de las terapias de hadrones para el cáncer, y las pantallas táctiles de los dispositivos móviles.
La comunidad científica española ha desempeñado un papel importante en las colaboraciones ATLAS y CMS desde el inicio. En la puesta en marcha del detector ATLAS participaron investigadores del Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), del Instituto de Física Corpuscular (IFC), Institut de microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM) y de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM). En el software CMS destaca la décimo de los grupos del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), Instituto de Física de Cantabria (IFCA), la UAM, y la Universidad de Oviedo (UO). Más recientemente se han incorporado a la colaboración CMS investigadores del Instituto Tecnológico de Aragón (ITAINNOVA) y del Centro Doméstico de Microelectrónica (CNM).Importante décimo española
“Los avances en materiales superconductores, usados para acelerar las partículas en el colisionador, abren la puerta a futuros proyectos para mejorar el transporte de la energía, lo que contribuirá a batallar contra la crisis energética y fomentará una producción de energía más sostenible. El LHC es un esquema de futuro para toda la humanidad”, apunta Biscari, que remacha que, "en estos 10 primaveras, hemos demostrado que la colaboración entre muchos países ha permitido avanzar la ciencia. El real liza para los próximos 10 primaveras del LHC no será tanto sabio, como humano: ser capaces de sustentar un esquema de esta envergadura, cuyos beneficios son para toda la humanidad, por encima de problemas políticos, como ahora la extirpación entre Rusia y Ucrania”.
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