La Partícula de Dios

“Mientras caminaba por las Highlands escocesas en 1964, al físico Peter Higgs se le ocurrió un modo de otorgar masa a las partículas. Lo llamó su«gran idea». Las partículas parecen tener masa porque su velocidad aminora al nadar por un campo de fuerzas, conocido como campo de Higgs. El responsable de transportar la propiedad de la masa es el bosón de Higgs, al que el Premio Nobel Leon Lederman llamó <«partícula Dios».

Joanne Baker

¿Por qué todo tiene una masa? Un camión es pesado porque contiene muchos átomos, cada uno de los cuales podría ser relativamente pesado por sí mismo. ¿Por qué es pesado un átomo? Al fin y al cabo, en su mayor parte, es espacio vacío. Y ¿por qué un protón es más pesado que un electrón? ¿o que un neutrino? ¿o que un fotón?

Para intentar entender la gran idea de Higgs imaginemos que echamos una gota en un vaso, tardará más en caer hasta el fondo si el vaso está lleno de agua que si está vacío y sólo hay aire. Es decir, cuando la gota está en el agua: parece que sea más pesada, porque la gravedad tarda más en tirar de ella a través del líquido. La gota podría ralentizarse más si se echa en un vaso lleno de jarabe y, en consecuencia, tardaría más en hundirse. En este sentido el campo de Higgs actúa de manera similar a un líquido viscoso. La fuerza de Higgs ralentiza las partículas portadoras de fuerzas, confiriéndoles una masa efectiva. Como tiene más incidencia en los bosones W y Z que en los fotones, aquellos parecen más pesados.

El campo de Higgs es bastante similar a un electrón que se mueve a través de una red cristalina de núcleos de carga positiva, como la de un metal. El electrón se ralentiza un poco porque es atraído por todas las cargas positivas, de manera que parece tener más masa que cuando los iones no están presentes. El campo de Higgs funciona de manera similar, con la diferencia de que los bosones de Higgs transportan la fuerza. También podríamos imaginarnos al electrón como una gran estrella de cine que entra en una fiesta llena de invitados, en este caso, los Higgs. A la estrella le resultará difícil cruzar la habitación porque todas las interacciones sociales la ralentizan.

Si el campo de Higgs da masa a los otros bosones transportadores de fuerza ¿qué masa tiene, entonces, el bosón de Higgs? ¿Y cómo consigue su propia masa? ¿No estamos ante una paradoja como la del huevo y la gallina? Por desgracia, las teorías físicas no predicen la masa del bosón de Higgs, aunque sí predicen su necesidad en el modelo estándar de física de partículas. En consecuencia, los físicos intentan localizarlo, pero no saben lo fuerte que será, ni cuando aparecerá (puesto que todavía no se ha detectado).

La máquina más reciente capaz de buscar la partícula de Higgs es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, en Suiza, es un enorme laboratorio de física de partículas que alberga muchos túneles, el mayor de los cuales tiene una longitud de 27 km y está situado a 100 metros bajo tierra. En el LHC, unos imanes gigantes aceleran protones para formar un haz que se curva alrededor de la pista. Como se les empuja constantemente mientras dan vueltas, van cada vez más rápido.

El objetivo del LHC es descubrir pistas de la partícula de Higgs, que sigue enterrada entre millones de otras partículas. Es posible que la partícula de Higgs aparezca sólo a unas energías muy altas y durante una fracción de segundo, antes de volver a desaparecer en una cascada de partículas diferentes. Por tanto, en lugar de buscar la partícula de Higgs directamente, los físicos tienen que buscar una “pistola humeante” y juntar todas las piezas antes de deducir su existencia.

Aunque los científicos no detecten el bosón de Higgs con el LHC, el resultado seguirá siendo interesante. Desde los neutrinos hasta el quark top, hay 14 órdenes de magnitud de masa que el modelo estándar necesita explicar. Esto resulta difícil de hacer incluso con el bosón de Higgs, que es el ingrediente que falta.

Si conseguimos encontrar la “partícula de Dios”, no habrá problemas, pero si no aparece, el modelo estándar deberá reconsiderarse por completo, lo cual requerirá una nueva física. Creemos conocer todas las partículas del universo: el bosón de Higgs es el último eslabón que falta.

Ana Ramírez de Arellano

Licenciada en Física de Materiales por la UCM
Masterclass en Microscopía de Alta resolución
Experta en comunicación estratégica y planificación en redes sociales orientada a la acción social
Fotógrafa.
Web Personal

@petitsetmaman