Los físicos se acercan a la partícula de Higgs
Los científicos ven indicios de la existencia del elemento clave para explicar el origen de la masa, pero aún no son definitivos.- El acelerador LHC necesitará meses para confirmar el hallazgo
La expectación no podía ser mayor sobre un posible hallazgo científico de esos que no van a curar una enfermedad mañana mismo ni van a solucionar el problema energético, pero que suponen conocimiento profundo sobre cómo es la naturaleza, cómo funciona el cosmos. El anuncio de los últimos datos del gran acelerador LHC sobre la búsqueda del Higgs, la partícula clave que falta por descubrir para explicar el origen de la masa, en el gran acelerador LHC, se había teñido del color de gran acontecimiento científico.
Pero es un poco pronto para cantar victoria, advirtieron los científicos ayer. "Les recuerdo que estos son resultados preliminares", advirtió Rolf Heuer, director del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), junto a Ginebra, a un auditorio lleno hasta la bandera para escuchar, de primera mano, los datos de los dos grandes detectores, Atlas y CMS.
Los científicos han acotado un rango de masa que puede tener la famosa partícula de Higgs (afinando hasta unos 125 gigaelectronvoltios, GeV), pero el margen de error estadístico de sus resultados, aunque muy pequeño en la vida cotidiana, es incómodamente alto todavía en esta ciencia ultraprecisa. "Se han observado indicios incitantes en ambos experimentos, aunque no son suficientemente fuertes aún para afirmar que es un hallazgo", señaló el propio CERN.
Hubo aplausos al finalizar las presentaciones, sin ambiente de hallazgo definitivo, pero con mucho interés y emoción, porque si aún no se puede decir que el Higgs esté firmemente agarrado, los científicos creen que lo están rozando con la punta de los dedos. "Es interesante, desde luego, pero no concluyente", comentó Belén Gavela, catedrática de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) en la conferencia inaugural del Instituto de Física Teórica (CSIC-UAM) que ayer retransmitió en directo la presentación de resultados desde el CERN. Otro de los asistentes a la reunión de Madrid, el premio Nobel de Física David Gross, se mostró mucho más entusiasmado con el anuncio, que considera "más o menos descubrimiento", según comentó a EL PAÍS.
La opinión general es que muy mala suerte habría que tener para que los datos de ayer no se confirmasen en los próximos meses, pero dentro del propio CERN corre una cierta preocupación por lo apresurado de la presentación, ya que se podría haber esperado un poco para tener más datos, más seguridad, y evitar cualquier riesgo de error en el anuncio del descubrimiento, por minúsculo que sea. Lo cierto es que los rumores disparados en las últimas semanas forzaron la situación creando altas expectativas y ayer fueron los propios científicos los que pusieron las cosas en su sitio.
Lo que los físicos del LHC hacen es analizar los efectos de billones de colisiones de partículas que se producen en el acelerador. El Higgs, cuya existencia está predicha teóricamente, no se ve directamente en esas colisiones porque, de producirse, se desintegra inmediatamente en otras partículas más ligeras. Los científicos buscan en esos procesos de desintegración captados por los detectores la firma del Higgs. Pero como solo se da muy de vez en cuando, tiene que analizar ingentes cantidades de colisiones. Los análisis permiten estimar la masa de la partícula.
"Hemos restringido la región de masa más probable del Higgs a entre 116 y 130 Gev", explicó ayer Fabiola Gianotti, portavoz de Atlas. Es más, en las últimas semanas, dijo, se han observado indicios más concretos en torno a 125 GeV. "Puede ser algo o pueden ser fluctuaciones, no podemos concluir nada aún". Con idéntica prudencia se explicó el portavoz de CMS, Guido Tonelli: "No podemos excluir la presencia del Higgs entre 115 y 127 GeV", dijo, apuntando hacia 124 GeV. Pero la probabilidad de error es aún alta para los físicos de partículas.
"En las ciencias duras, las cuestiones estadísticas se toman muy en serio", explica el físico Álvaro de Rújula.
"Se dice que hay indicaciones (evidencias en inglés, que no es lo que suena en castellano) cuando estadísticamente la probabilidad de colarse es del 0,7% (3 sigmas en la jerga habitual). Descubrimiento se reserva para una probabilidad de 57 millonésimas (5 sigmas)". Los datos presentados ayer rondan los 2,5 a 3 sigmas. Para Gross, "en todo descubrimiento los primeros indicios suelen ser inciertos" y expresa su confianza: "Es muy probable que el Higgs esté ahí, estos tíos [los miles de científicos de Atlas y de CMS] son muy sólidos".
Esto de encontrar las cosas por probabilidad puede parecer raro. Si uno captura un nuevo pájaro y lo puede meter en una jaula para estudiarlo, está claro que lo ha descubierto. Pero si lo que busca es un tipo de ave poco corriente que solo pasa volando muy de vez en cuando, en medio de miles de diferentes pájaros todos cruzando el cielo rapidísimo, y el científico solo puede ver alguno durante un instante en vuelo, tendrá que hacer muchísimas fotos de las aves. En algunas pocas puede aparecer uno de la rara especie que busca, si es que existe. Así, para afirmar que lo ha descubierto, tendrá que observar numerosos sospechosos de la nueva especie y recurrir a la estadística antes de cantar victoria. Los físicos han visto ya algunos posibles pájaros de la nueva especie, la partícula de Higgs, pero no suficientes aún para estar seguros.
El descubrimiento sería muy importante porque la partícula de Higgs demostraría que los físicos han avanzado un nivel más profundo en la compresión de cómo está hecho y cómo funciona el universo en su nivel básico. Es un gran paso en aquella búsqueda científica que ha ido desvelando que las cosas están hechas de átomos, que los átomos están hechos de electrones y núcleos, y que los núcleos están hechos de partículas, a su vez formadas por otras más elementales.
Pero con el Higgs ni termina la investigación ni los físicos han comprendido todo. "El descubrimiento del bosón de Higgs significaría completar el esqueleto esencial del modelo estándar de física de partículas", comenta Enrique Álvarez, catedrático de la UAM. "En cierto sentido implica el cierre de una etapa y el comienzo de otra ya, que sabemos que el modelo estándar no es incompleto al menos por dos razones: las masas de los neutrinos y la existencia de materia oscura". También para Gross es a la vez un final y un principio. "Es el inicio del fin de la búsqueda del Higgs y el inicio de su estudio profundo, porque ahora hay que investigar en detalle sus características".
Ahora los expertos tienen los datos al día de los dos grandes experimentos (Atlas y CMS) y constatan que, seguramente, se están acercando mucho al trofeo. Tardarán todavía en confirmarlo y, si tienen que poner fecha para un resultado definitivo, apuntan a mediados o finales de 2012.
"Las indicaciones de la existencia del bosón de Higgs sugieren dos cosas", comenta De Rújula. "La primera es que hay una institución europea -el CERN- que, muy a pesar de la pérfida Albión, funciona estupendamente desde hace décadas. La segunda es que los españoles contribuimos al CERN, en proporción a nuestro PIB, algo menos de un euro y medio por cabeza por año. Dos buenas lecciones para políticos de toda nacionalidad y despilfarradora índole". En cuanto a los nuevos datos presentados ayer por Atlas y CMS, dice que "han visto la sombra del oso, pero no puede decirse que lo hayan ya cazado".
Pero es un poco pronto para cantar victoria, advirtieron los científicos ayer. "Les recuerdo que estos son resultados preliminares", advirtió Rolf Heuer, director del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), junto a Ginebra, a un auditorio lleno hasta la bandera para escuchar, de primera mano, los datos de los dos grandes detectores, Atlas y CMS.
Los científicos han acotado un rango de masa que puede tener la famosa partícula de Higgs (afinando hasta unos 125 gigaelectronvoltios, GeV), pero el margen de error estadístico de sus resultados, aunque muy pequeño en la vida cotidiana, es incómodamente alto todavía en esta ciencia ultraprecisa. "Se han observado indicios incitantes en ambos experimentos, aunque no son suficientemente fuertes aún para afirmar que es un hallazgo", señaló el propio CERN.
Hubo aplausos al finalizar las presentaciones, sin ambiente de hallazgo definitivo, pero con mucho interés y emoción, porque si aún no se puede decir que el Higgs esté firmemente agarrado, los científicos creen que lo están rozando con la punta de los dedos. "Es interesante, desde luego, pero no concluyente", comentó Belén Gavela, catedrática de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) en la conferencia inaugural del Instituto de Física Teórica (CSIC-UAM) que ayer retransmitió en directo la presentación de resultados desde el CERN. Otro de los asistentes a la reunión de Madrid, el premio Nobel de Física David Gross, se mostró mucho más entusiasmado con el anuncio, que considera "más o menos descubrimiento", según comentó a EL PAÍS.
La opinión general es que muy mala suerte habría que tener para que los datos de ayer no se confirmasen en los próximos meses, pero dentro del propio CERN corre una cierta preocupación por lo apresurado de la presentación, ya que se podría haber esperado un poco para tener más datos, más seguridad, y evitar cualquier riesgo de error en el anuncio del descubrimiento, por minúsculo que sea. Lo cierto es que los rumores disparados en las últimas semanas forzaron la situación creando altas expectativas y ayer fueron los propios científicos los que pusieron las cosas en su sitio.
Lo que los físicos del LHC hacen es analizar los efectos de billones de colisiones de partículas que se producen en el acelerador. El Higgs, cuya existencia está predicha teóricamente, no se ve directamente en esas colisiones porque, de producirse, se desintegra inmediatamente en otras partículas más ligeras. Los científicos buscan en esos procesos de desintegración captados por los detectores la firma del Higgs. Pero como solo se da muy de vez en cuando, tiene que analizar ingentes cantidades de colisiones. Los análisis permiten estimar la masa de la partícula.
"Hemos restringido la región de masa más probable del Higgs a entre 116 y 130 Gev", explicó ayer Fabiola Gianotti, portavoz de Atlas. Es más, en las últimas semanas, dijo, se han observado indicios más concretos en torno a 125 GeV. "Puede ser algo o pueden ser fluctuaciones, no podemos concluir nada aún". Con idéntica prudencia se explicó el portavoz de CMS, Guido Tonelli: "No podemos excluir la presencia del Higgs entre 115 y 127 GeV", dijo, apuntando hacia 124 GeV. Pero la probabilidad de error es aún alta para los físicos de partículas.
"En las ciencias duras, las cuestiones estadísticas se toman muy en serio", explica el físico Álvaro de Rújula.
"Se dice que hay indicaciones (evidencias en inglés, que no es lo que suena en castellano) cuando estadísticamente la probabilidad de colarse es del 0,7% (3 sigmas en la jerga habitual). Descubrimiento se reserva para una probabilidad de 57 millonésimas (5 sigmas)". Los datos presentados ayer rondan los 2,5 a 3 sigmas. Para Gross, "en todo descubrimiento los primeros indicios suelen ser inciertos" y expresa su confianza: "Es muy probable que el Higgs esté ahí, estos tíos [los miles de científicos de Atlas y de CMS] son muy sólidos".
Esto de encontrar las cosas por probabilidad puede parecer raro. Si uno captura un nuevo pájaro y lo puede meter en una jaula para estudiarlo, está claro que lo ha descubierto. Pero si lo que busca es un tipo de ave poco corriente que solo pasa volando muy de vez en cuando, en medio de miles de diferentes pájaros todos cruzando el cielo rapidísimo, y el científico solo puede ver alguno durante un instante en vuelo, tendrá que hacer muchísimas fotos de las aves. En algunas pocas puede aparecer uno de la rara especie que busca, si es que existe. Así, para afirmar que lo ha descubierto, tendrá que observar numerosos sospechosos de la nueva especie y recurrir a la estadística antes de cantar victoria. Los físicos han visto ya algunos posibles pájaros de la nueva especie, la partícula de Higgs, pero no suficientes aún para estar seguros.
El descubrimiento sería muy importante porque la partícula de Higgs demostraría que los físicos han avanzado un nivel más profundo en la compresión de cómo está hecho y cómo funciona el universo en su nivel básico. Es un gran paso en aquella búsqueda científica que ha ido desvelando que las cosas están hechas de átomos, que los átomos están hechos de electrones y núcleos, y que los núcleos están hechos de partículas, a su vez formadas por otras más elementales.
Pero con el Higgs ni termina la investigación ni los físicos han comprendido todo. "El descubrimiento del bosón de Higgs significaría completar el esqueleto esencial del modelo estándar de física de partículas", comenta Enrique Álvarez, catedrático de la UAM. "En cierto sentido implica el cierre de una etapa y el comienzo de otra ya, que sabemos que el modelo estándar no es incompleto al menos por dos razones: las masas de los neutrinos y la existencia de materia oscura". También para Gross es a la vez un final y un principio. "Es el inicio del fin de la búsqueda del Higgs y el inicio de su estudio profundo, porque ahora hay que investigar en detalle sus características".
Ahora los expertos tienen los datos al día de los dos grandes experimentos (Atlas y CMS) y constatan que, seguramente, se están acercando mucho al trofeo. Tardarán todavía en confirmarlo y, si tienen que poner fecha para un resultado definitivo, apuntan a mediados o finales de 2012.
"Las indicaciones de la existencia del bosón de Higgs sugieren dos cosas", comenta De Rújula. "La primera es que hay una institución europea -el CERN- que, muy a pesar de la pérfida Albión, funciona estupendamente desde hace décadas. La segunda es que los españoles contribuimos al CERN, en proporción a nuestro PIB, algo menos de un euro y medio por cabeza por año. Dos buenas lecciones para políticos de toda nacionalidad y despilfarradora índole". En cuanto a los nuevos datos presentados ayer por Atlas y CMS, dice que "han visto la sombra del oso, pero no puede decirse que lo hayan ya cazado".
España en el LHC
- España, que es miembro del Laboratorio Europeo de Físicade Partículas (CERN) desde 1983, aporta un 8,9% del presupuesto de dicho organismo (unos 1.000 millones de francos suizoseste año).
- La contribución de cada uno de los 20 países miembros del CERN se determina en proporción a su PIB. España es el quinto país, tras Alemania, Reino Unido, Francia e Italia. Además de la aportación al presupuesto del laboratorio, varias universidadese instituciones españolas hacen diferentes aportaciones específicas a los experimentos del gran acelerador LHC.
- En la plantilla del CERN hay unos 100 investigadores españoles, según datos del Centro Nacional de Física de Partículas, a los que se suma otro centenar de investigadores asociados y estudiantes, así como 342 usuarios externos que colaboran directamenteen los experimentos. En total, suman unos 550.
- El Instituto de Física Corpuscular (IFIC), en Valencia, el Instituto de Microelectrónica de Barcelona, el Instituto de Física de Altas Energías (Barcelona), la Universidad Autónoma de Madrid, el Ciemat, el Instituto de Física de Cantabria, la Universidad de Cantabria, la de Oviedo, la de Santiago de Compostela, la de Barcelona y la Universidad Ramón Llul, así como el Instituto Gallego de Física de Altas Energías, son institucionescientíficas que han participado en el desarrollo yconstrucción de los experimentos del LHC.
- Unas 35 empresas españolas, tanto de ingeniería civil, de ingeniería mecánica, de tecnologías de vacío y de baja temperatura y de servicios han participado en la construcción del LHC.
El misterioso bosón
Nos suena cuando alguien nos habla del campo magnético creado por un imán a su alrededor. O del campo gravitatorio terrestre, que nos atrae hacia el centro de la Tierra. La teoría nos dice que aparte de estos y otros campos de fuerzas existentes en la naturaleza, existe uno muy peculiar, el campo de Higgs. Todo el espacio está relleno de este campo con un valor constante en el espacio. ¿Cuál es el efecto físico de este campo? Las partículas elementales, de las cuales están hechas todas las cosas, cuando se mueven en el espacio se ven frenadas al interactuar con este viscoso fondo formado por el campo de Higgs. Este frenado, esa inercia que sufren las partículas es su masa. A primera vista parece algo hipotético y difícil de comprobar experimentalmente. Sin embargo, este campo de Higgs, como todo objeto físico, está sujeto a las leyes del mundo microscópico, las leyes de la mecánica cuántica. Y la mecánica cuántica nos dice que si existe un campo, debe de existir asociado a una partícula elemental. En el caso del campo electromagnético las partículas asociadas son bien conocidas, son los fotones, que son los constituyentes de la luz y de la radiación electromagnética en general.
A la partícula asociada al campo de Higgs se le llama Bosón de Higgs, en honor de Peter Higgs, un físico británico que, junto con otros colegas, propuso la existencia de esta partícula en 1964. A pesar de su importancia, el Bosón de Higgs es una partícula extremadamente efímera. Una vez producida se desintegra en una billonésima de picosegundo (un picosegundo es una billonésima de segundo). Bosones de Higgs debieron de existir en abundancia, en el origen del universo, en el momento del Big-Bang, hace unos 10.000 millones de años, pero desaparecieron en su integridad (aunque no su efecto generador de la masa). Desde entonces pueden haber sido producidos esporádicamente en cataclismos estelares y posiblemente también en el CERN, en Ginebra. La razón de la dificultad de su producción es su alta masa que sabíamos hasta ahora debía de ser al menos mayor que 115 veces la masa de un protón.
El acelerador LHC (Large Hadron Collider) del CERN (Centro Europeo de Física de Partículas) es capaz de reproducir en el laboratorio algunas de las condiciones del Big-Bang 10.000 millones de años después. En un túnel subterráneo de 27 kilómetros de circunferencia, se hacen circular a velocidades cercanas a la de la luz dos haces de protones en direcciones opuestas y se les hace chocar en dos zonas, donde están situados dos enormes detectores de partículas denominados ATLAS y CMS. Al chocar estos haces, el LHC es capaz de concentrar una energía equivalente a 7.000 veces la masa del protón en las zonas centrales de cada detector, más que suficiente para producir Bosones de Higgs y detectarlos.
El trabajo de muchos centenares de físicos experimentales de partículas e ingenieros, entre los que se cuentan muchos físicos de universidades (Madrid, Barcelona, Valencia, Santander, Santiago, Oviedo) y centros de investigación españoles (CIEMAT, IFIC, IFAE, IFCA), han hecho posible este éxito singular. Todo parece indicar que dichos experimentos han encontrado los primeros indicios sólidos de la existencia del Bosón de Higgs. Para confirmarlo habrá que esperar hasta finales del año que viene, en el que se espera triplicar el número de colisiones en el LHC. Dicha confirmación significa ya un gran triunfo para la física. Pero también dejaría muchas preguntas por contestar, como por ejemplo por qué la masa del Bosón de Higgs es la que es. Todos esperamos que el LHC ayude a contestar muchas de las nuevas preguntas planteadas en los años próximos.
Luis E. Ibáñez. Catedrático del Departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid y miembro del Instituto de Física Teórica UAM/CSIC.
el dispensador dice: hoy es 14 de diciembre de 2011... hombre, mujer, ser humano, debes saber que:
el verbo causal tiene masa
la palabra tiene masa
el pensamiento tiene masa
la reflexión tiene masa
la intención tiene masa
el afecto tiene masa
el amor tiene masa
el desprecio tiene masa
la mentira tiene masa
el engaño tiene masa
la burla también la tiene
la mirada tiene masa
el recuerdo tiene masa
tanto como el olvido la tiene
y hasta la ausencia posee masa...
hay una geometría del pensamiento,
una geometría que guarda su propio espacio,
que genera su propia ecuación,
y tiene el poder de crearse a sí misma,
de allí la importancia del verbo original...
de allí el sentido de la creación,
por ello la luz guarda masa,
el arco iris la tiene,
el rayo y su relámpago,
la historia, su huella y sus sombras...
así como la harina y el agua,
separados o unidos guardan masa,
todo lo que contiene quién amasa,
nutre a la "masa" de la "masa",
no te sorprenderá entonces,
saber que el afecto se impregna,
saber que los odios se comen,
entender que las mentiras se mastican,
se metabolizan y digieren,
si eres sensible puedes,
descubrir la esencia de lo que contiene,
aquello que comes y siente que te hiere...
por ello, y sólo por ello,
por la esencia del árbol de la vida,
por la esencia del árbol del conocimiento,
por la esencia del libro de la vida,
por la esencia del árbol de la vida,
acercándonos al doblez del tiempo,
en el 4-ESPÍRITU su signo,
debo decirte humano,
que todo guarda masa,
incluso los sentimientos,
los sentidos y sus vientos,
las miradas y sus tiempos,
lo que has negado y es espejo,
del alma y su pellejo...
el verbo puede crearse a sí mismo,
producir el ciclo,
diseñar la espiral,
promover el rito,
sin embargo no hay grito,
que el hombre pronuncie,
que rompa el silencio en el sitio,
nacer implica estar atado,
a los destinos del ritmo,
si eres onda no eres nota,
quien en el pentagrama se anota,
puede ser música sin soles,
hasta puede ser un sonido sin bemoles,
pero debes saber humano,
que para crear tienes sólo tu genio,
guardado en tu mano...
si eres cultor de la humildad,
si eres cultor de la inocencia,
si eres cultor de la anonimia,
si llevas el silencio contigo,
si entiendes que la palabra es abrigo,
si entiendes que llorar es sentimiento,
déjate llevar por tu tiempo,
que el destino inscripto te espera,
lo tuyo no es para cualquiera,
la página que has escrito,
el eco del clamor en tu grito,
ha sido escuchado en el cielo,
la gracia está descendiendo,
asómate a la ventana,
toma el pan que te han concedido,
él te quitará la sed,
él te quitará el hambre,
alimentará tu alma,
sin agriar tu vientre,
descubrirás que el verbo,
aquel que fue pronunciado,
aquel que te puso en un vientre,
es aquella justa fuente,
de la cual devienes.
Diciembre 14, 2011.-
el día del doblez de los tiempos
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