La Partícula de Dios daría explicación a la creación del universo, de la humanidad y entraría en disputa con diferentes sectores filosóficos y hasta religiosos.
Recopilamos información de diferentes lugares para tratar de entender un poco más qué es el Bosón de Higgs o “partícula de Dios”.
¿Qué es?
El Bosón de Higgs es una partícula elemental, que en el modelo de la física realiza un papel vital en la explicación del origen de la masa de todas las partículas, en particular la diferencia entre el fotón que no posee masa, y los bosones W y Z, que poseen una masa relativamente alta.
Las partículas elementales con masa y la diferencia entre la interacción electromagnética (causada por los fotones) y la fuerza débil (causada por los bosones W y Z) son críticas en muchos aspectos de la estructura microscópica y macroscópica de la materia. Con esto, si la partícula existe, el bosón de Higgs tendría un enorme efecto en la física y el mundo de hoy.
Los bosones de Higgs se denominan a veces las 'partículas de Dios' o 'partículas divinas', a raíz del título de un libro de divulgación científica escrito por Leon Lederman, laureado con el Nobel de Física en 1988.
El 13 de diciembre de 2011 el Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) anunció que los experimentos en el Gran colisionador de hadrones (LHC) delimitaban la región en la que se situaría así como la cuantificación de su masa en aproximadamente 126 GeV (Gigaelectronvoltio), señalando que los datos eran insuficientes para reclamar el descubrimiento de la partícula.
Hoy 4 de julio de 2012, se presentaron resultados preliminares de los análisis conjuntos de los datos tomados en 2011 y 2012, anunciando que se observó una nueva partícula consistente con el bosón de Higgs, con una masa de unos 125 GeV.
El mecanismo de Higgs, lo que da masa al vector bosón, fue planteado teóricamente en 1964 por Peter Higgs, François Englert y Robert Brout (quienes trabajaban en las ideas de Philip Anderson), e independientemente por G. S. Guralnik, C. R. Hagen y T. W. B. Kibble.5 Higgs -en un comentario añadido a una carta dirigida a la Physical Review- propuso que la existencia de una partícula escalar masiva podría ser una prueba de la teoría.
Steven Weinberg y Abdus Salam fueron los primeros en aplicar el mecanismo de Higgs a la ruptura espontánea de simetría electrodébil. La teoría electrodébil predice una partícula neutra cuya masa no sea muy lejana de la de los bosones W y Z.
Según un artículo de la revista Muy Interesante, hay una explicación racional de “la partícula de Dios”:
Los físicos la llaman “la partícula de Dios” porque es la pieza que les falta para comprender la estructura de la materia a nivel subatómico. Pero confían en pescarla cuando dentro de poco tiempo se ponga en marcha la máquina más poderosa jamás construida: el LHC.
Después de hacer dieta, sube usted a la báscula con la esperanza de ver una cifra menor que hace unos meses; quiere perder peso, que es el resultado de multiplicar su masa por la aceleración de la gravedad.
¿Y qué determina la masa? Puede parecer una pregunta bizantina, como aquella discusión medieval sobre el sexo de los ángeles, pero a los físicos teóricos esta cuestión les carcome desde hace medio siglo.
Por fin han encontrado una respuesta: existe una partícula, llamada bosón de Higgs, responsable del valor de la masa del universo. Los científicos están tan decididos a cazarlo que se están gastando miles de millones de euros en construir un aparato para dar con él. Jamás se ha invertido tanto dinero para encontrar una única partícula.
Los entresijos del átomo siguen guardando secretos:
Pero comencemos por el principio. Todos sabemos que la materia está hecha de moléculas, y las moléculas, de átomos. Estos, a su vez, se organizan como una nube de electrones de una cien millonésima de centímetro que rodea a un núcleo 100.000 veces aún más pequeño.
El corazón central es un conglomerado de neutrones y protones cuya masa es miles de veces mayor que la de los electrones. Hasta este punto los físicos saben por qué el átomo es como es, pero se les resiste entender por qué las partículas elementales tienen las masas que tienen.
Hay muchas y con enormes diferencias entre ellas; la más pesada, el quark top, es 350.000 veces más masiva que el electrón. El problema es de órdago. Los físicos han desarrollado un modelo teórico que describe las partículas elementales y las interacciones entre ellas… pero exige que la masa de todas sea nula. Estos son los rompecabezas que los teóricos adoran.
Las ideas esenciales están en los campos:
En 1964 el británico Peter Higgs propuso una elegante solución a esta discrepancia. Supuso que todo el universo está ocupado por un campo parecido al electromagnético. El concepto de “campo”, introducido por el físico inglés Michael Faraday en el siglo XIX, es uno de los más importantes de la física.
En el espacio que nos rodea no solo hay materia. Si pudiéramos sacar de una sala hasta la última mota de polvo y la última molécula de aire, no podríamos decir que allí no queda nada. La prueba palpable es que, si lanzamos una pera, caerá al suelo; hay algo que la hace caer que llamamos “gravedad”. Dicho más correctamente, hay un campo gravitatorio cuya causa es el planeta que tenemos a nuestros pies.
Pero no solo eso. Si lanzamos en línea recta un electrón y analizamos su trayectoria, notaremos que algo modifica su camino. Ese algo solo influye en las partículas con carga eléctrica; las neutras ni se enteran. Es el campo electromagnético. Su origen es la suma del magnetismo terrestre, los efectos de las antenas, los televisores, el cableado de la casa, los electrodomésticos, etc.
En definitiva, una fuerza no es otra cosa que el efecto de un campo; y la materia posee propiedades -como la masa y la carga- que la hacen sensible a los diferentes campos. La propuesta de Higgs fue revolucionaria: existe un campo que llena el espacio, y cuando las partículas interaccionan con él, adquieren masa.
La idea choca con la intuición. ¿No es la masa una propiedad intrínseca de la materia? Para entenderlo, se suele recurrir a un ejemplo: imagine que se encuentra en una fiesta y entra Jessica Alba. Quienes están junto a la puerta se agrupan en torno a ella. A medida que se mueve por la sala los asistentes más cercanos se ven atraídos por la actriz, que se mueve con más dificultad que si estuviera sola, pues todos intentan acaparar su atención. Este efecto de cúmulo es el mecanismo de Higgs.
Mucho más que un número en la báscula:
Así funciona la masa que determina la resistencia de un cuerpo a cambiar su estado de movimiento, la inercia. Su efecto lo notamos todos los días en el autobús: cuando arranca nos vamos hacia atrás y si da un frenazo nos vemos impelidos hacia adelante.
Cuanta más masa tengamos, mayor será esa resistencia y por eso la distancia de frenada de nuestro coche con el maletero lleno es más larga que si vamos de vacío. Como dice el teórico Brian Greene, “las fuerzas que todos ejercemos miles de veces al día para cambiar la velocidad de un objeto luchan contra la fricción del océano de Higgs”.
Hay solo cuatro maneras de relacionarse:
La teoría dice que este peculiar campo llena el universo y aporta masa a todas las partículas que se mueven en él. Determinar si realmente existe nos lleva a otra analogía. Si queremos comunicarnos con un amigo podemos hacerlo de cuatro formas: de viva voz, por teléfono móvil, por correo electrónico o por carta.
Para cada una de ellas hay un objeto que transporta la información: el aire, las microondas, el cable ADSL y el papel. Con las partículas subatómicas sucede algo parecido. Las relaciones que puede haber entre ellas las llamamos fuerzas. En la naturaleza hay cuatro: la gravedad, la electromagnética y dos fuerzas nucleares; una es la fuerte, que mantiene el núcleo unido, y otra la débil, responsable de la desintegración radiactiva beta.
Pues bien, cada una de esas formas de comunicación lleva asociada una partícula responsable de transportar la información. En el caso de la electromagnética, la partícula es el fotón; para la gravedad es el gravitón; y en la fuerza fuerte, el gluón -del inglés glue, pegamento-.
La débil tiene tres partículas portadoras, los bosones W+, W- y Zº. Así, en nuestra sala vacía, el campo gravitatorio hace que la pera y la Tierra intercambien gravitones como dos niños que se lanzan bolas de nieve. La fruta no nota el campo electromagnético porque sin carga neta es como si no tuviera la herramienta para recoger los fotones que le llegan.
Responsable de toda la masa del cosmos:
Ya estamos en condiciones de responder a la pregunta sobre cómo demostrar la existencia del campo de Higgs: encontrando su partícula portadora, el bosón de Higgs.
Desde el CERN de Ginebra y el Fermilab de Chicago, los físicos de partículas llevan dos décadas intentándolo. La búsqueda comenzó en los años 80, cuando se asentó el llamado modelo estándar de la física de partículas. Los teóricos habían conseguido poner orden en el complicado mundo subatómico que estaba surgiendo de los aceleradores de partículas.
Se había superado la crisis de los 60, cuando estos inmensos instrumentos ponían en aprietos a los investigadores al producir más y más partículas cada vez que se enchufaban. Pero en 1962 entró en juego el físico Murray Gell-Mann y anunció una forma de agruparlas que llamó “el camino óctuple”, en alusión a la filosofía budista. Su teoría predecía una nueva partícula, la W-, que fue descubierta al año siguiente.
Dos años después Gell-Mann lanzaba los quarks al ruedo de las partículas elementales. Los físicos ya eran capaces de responder a la pregunta planteada por los filósofos griegos hacía más de 2.000 años: ¿de qué está hecha la materia?
El marco teórico es el modelo estándar, que podemos resumir así. Existen dos estirpes principales de partículas de materia, quarks y leptones. Hay quarks de seis sabores y se agrupan en tres familias de dos: up -arriba- y down -abajo-; strange -extraño- y charm -encantado-; bottom -valle- y top -cima-.
Los leptones también pueden ser de seis sabores: el electrón y su neutrino; el muón y el neutrino muónico, el tau y el neutrino tauónico. Los leptones se pueden encontrar solos en la naturaleza, mientras que los quarks siempre aparecen en parejas o en tríos, y se mantienen unidos mediante los gluones. Son los ladrillos con los que se construyen el resto de las partículas.
Una época dorada para resolver misterios:
Tenemos explicadas las partículas; es el turno de las fuerzas. A finales de los 70, Glashow, Salam y Weinberg acariciaron el sueño de los físicos teóricos: reunir bajo una única descripción matemática las cuatro fuerzas de la naturaleza. El primer y esperanzador paso de los tres científicos fue encontrar una forma de describir bajo una misma formulación la fuerza electromagnética y la débil.
Entre sus predicciones se encontraban los transmisores de la fuerza débil, los bosones W+, W- y Zº. Pero si estas partículas existían debían tener unas masas muy elevadas, y eso colocaba en un punto peligroso al modelo estándar. Nadie podía explicar por qué el fotón no tenía masa y los nuevos bosones eran tremendamente pesados. Para resolverlo venía de perlas el campo de Higgs.
El reto de los 80 fue encontrar el quark más pesado, el top, y demostrar que los bosones W+, W- y Zº existían. Las máquinas para detectarlos debían producir bastante energía, que dependía de cuánto fuera su masa. A finales de los 70 las mejores estimaciones teóricas apuntaban a “cientos de veces la masa del protón”. Una valoración no muy exacta, pero suficiente para que el CERN decidiera gastar 100 millones de dólares en encontrarlo.
Eran momentos de euforia: parecía que el Santo Grial de la física estaba al alcance de la mano, una teoría final que gobernaría las fuerzas y las partículas del universo. Desde los años 40 muchos lo habían intentado, hasta Einstein. Nadie se había acercado a conseguirlo. En enero de 1983 el italiano Carlo Rubbia, responsable de la búsqueda, anunciaba haber encontrado los dos W. Seis meses después aparecía el Z. Sólo faltaba el quark top, que cayó en 1995 gracias al otro gran acelerador, el Tevatron del Fermilab, en Chicago. El modelo estándar estaba completo… salvo por el bosón de Higgs.
En los últimos años, en Chicago y Ginebra se han realizado experimentos para poder atisbar alguna traza de su existencia. Los físicos saben que es difícil pues la energía necesaria para verlo está por encima de sus posibilidades. Se han dedicado a hacer chocar partículas en los aceleradores para ver si sonaba la flauta, pero para encontrar a la madre de todas las masas hace falta una máquina más grande.
A finales de los 80 los americanos diseñaron el SSC, el supercolisionador que se quería construir en Texas. En 1987 los científicos dijeron al Congreso norteamericano que costaría 4.400 millones de dólares y en 1992 ya iban por 12.000 millones. Era demasiado, teniendo en cuenta que la Estación Espacial Internacional (ISS) tenía un coste parecido. Para los congresistas norteamericanos el estado no podía invertir en ambos proyectos y el SSC fue cancelado. En Europa, el CERN decidió desmantelar su acelerador, el LEP, y construir otro capaz de alcanzar una energía suficiente para ver el Higgs, el Large Hadron Collider (LHC). Después de diversos retrasos se pondrá en funcionamiento a mediados de este año y su coste habrá sido de entre 3.000 y 6.500 millones de euros.
Del bosón depende el camino de la física teórica:
¿Y si no se diera con ella? El edificio de las partículas elementales, que con tanto cuidado han ido construyendo los científicos durante el último medio siglo, se desplomaría. “El campo de Higgs, el modelo estándar y nuestra imagen de cómo Dios hizo el universo depende de encontrar el bosón de Higgs”, comentó hace más de una década Leon Lederman.
Las dos pasiones de los físicos están enfrentadas. Dar con él implicaría que han hecho un buen trabajo y que sus ideas sobre la materia son correctas: sería la demostración del poder de la teoría, del pensamiento puro, para entender el mundo. No encontrarlo les diría que han pasado algo por alto, que sus ideas iban bien pero se torcieron, que hay nuevos misterios que desentrañar. Y para un científico los buenos misterios son la salsa de su vida.
El Diario el Mundo de España, se pregunta: ¿Qué supondría el hallazgo de la 'partícula de Dios'?
El bosón de Higgs es la partícula a la caza, la última pieza del Modelo Estándar que aún no ha sido descubierta, la que da sentido a la Física tal y como la conocemos.
El Modelo Estándar es un conjunto de reglas matemáticas que describe cómo todas las partículas conocidas en el universo interactúan entre sí. Pero, a pesar de que rige nuestra vida cotidiana, los físicos aún no son capaces de responder a todas las preguntas que plantea la realidad del universo. En particular, no pueden responder a una de las cuestiones más fundamentales: ¿Por qué la mayoría de las partículas elementales tiene masa?
Si no la tuvieran, la realidad sería muy diferente. Si los electrones no tuvieran masa, no habría átomos. Y sin ellos no existiría la materia que conocemos, la que nos forma como seres humanos. No habría química, no habría biología y no habría humanidad. Las partículas no pesarían nada y circularían por el universo a una velocidad cercana a la de la luz.
Una teoría hecha con lápiz y papel:
En 1964, el físico Peter Higgs describió con la sola ayuda de un lápiz y un papel las ecuaciones que predicen la existencia de una partícula nunca vista, pero necesaria para que funcione el modelo sobre el que se basa toda la física actual: el bosón de Higgs. Las ecuaciones del físico de la Universidad de Edimburgo, unidas a las reglas matemáticas del Modelo Estándar, permitirían a las partículas tener masa.
Es lo que se conoce como el mecanismo de Higgs y ha permitido entre otras cosas predecir la masa de la partícula más pesada de cuantas se conocen, el quark top. Los experimentos realizados por los físicos para encontrar esta partícula la hallaron justo donde el mecanismo de Higgs predecía que debía estar. Pero el trabajo de la gran ciencia, como el que se realiza en el LHC de Ginebra, aún no ha conseguido dar con la partícula más preciada, el bosón de Higgs.
El mecanismo de Higgs se puede describir como un campo invisible presente en todos y cada uno de los rincones del universo. Y es ese campo precisamente el que hace que las partículas que atraviesan el campo tengan masa.
El bosón de Higgs es el componente fundamental de ese campo, de la misma manera que el fotón es el componente fundamental de la luz. Es el intermediario presente en todas partes del universo que hace que las partículas tengan masa. Por ese motivo, el premio Nobel Sheldon Glashow la apodó como 'the God particle' , 'la partícula Dios' (aunque popularmente se ha traducido como 'la partícula de Dios').
Una nueva física o el derrumbe de los pilares:
Pero el mecanismo de Higgs no predice la masa exacta que debe tener la partícula, sólo aporta un rango de masas. El bosón es demasiado inestable como para ser visto directamente. No obstante, el bosón de Higgs debería dejar una serie de huellas de su presencia que pueden ser percibidas por los detectores del LHC.
Si se encontrase la partícula daría lugar a una nueva física que iría más allá del Modelo Estándar, como las superpartículas o la materia oscura. Pero si no se encontrase y se demostrase que no existe la partícula Dios, los pilares sobre los que se asienta la física actual quedarían invalidados. Parece que nunca un apodo estuvo mejor puesto que el de la 'partícula de Dios'.
Reacciones desde la Iglesia:
La conferencia Episcopal Española fue una de las primeras en reaccionar y desde allí aseguran que la teología no se va a derrumbar si se encuentra o no el Bosón de Higgs o llamada partícula de Dios. Tanto así que la Iglesia dice que es bueno que se hable de Dios en la Física.
Sobre ello el diario El Mundo reporta que, el portavoz de la Conferencia Episcopal Española (CEE), Juan Antonio Martínez Camino, ha asegurado que la teología no se va a derrumbar si se encuentra o no el bosón de Higgs, conocida popularmente como la 'partícula de Dios', al tiempo que ha afirmado que a la Iglesia le viene bien que se hable de Dios en la física. "Bienvenida la 'partícula de Dios'", ha subrayado.
Así lo ha manifestado durante la presentación del documento 'La verdad del amor humano', en la que ha señalado que Dios está en el origen del Sol y las estrellas, así como del amor. Preguntado sobre el descubrimiento del CERN de una partícula consistente con el bosón de Higgs, ha indicado que "llama la atención" que los físicos hablen mucho de Dios -cuando se refieren a la partícula de Dios- al tiempo que "algunos dicen que en la ciencia no hay lugar para Dios".
En todo caso, Martínez Camino ha afirmado que a la Iglesia le viene bien que se hable "en sus justos limites" de Dios en la física y en cualquier ámbito.
No obstante, ha explicado que la física "nunca" podrá dar una respuesta "del todo terminada" a la pregunta de por qué existe algo en vez de nada porque "no tiene instrumentos para ello".
"Esto no es despreciar a la física, que es magnífica y nos ha ayudado en muchas cosas, pero la física da respuesta a cómo funcionan las cosas en el mundo de lo que se puede medir y pesar, y el amor no se puede pesar y, sin embargo, ésa es la razón de que existe algo", ha subrayado.
¿Quién es el padre de la Partícula de Dios?
Nació el 29 de mayo de 1929 en Newcastle, Tyne y Wear, Inglaterra. Hijo de un ingeniero de sonido que trabajó en la BBC. Debido a que Peter padecía de asma residieron en diferentes lugares. Durante la Segunda Guerra Mundial perdió muchas clases de enseñanza básica y recibió parte de formación en su casa.
Cuando su padre fue destinado a Bedford, se quedó con su madre en Bristol, donde resultó ser un estudiante brillante en la escuela secundaria de Cotham, en la que ganó premios, excepto en la asignatura de Física, y donde fue inspirado por el trabajo de uno de los alumnos de la escuela, Paul Dirac, padre de la mecánica cuántica moderna.
Con 17 años entra en la City of London School, donde se especializó en matemáticas, después ingresa en el King's College de Londres y se graduó en Físicas con el mejor expediente. Realizó un curso de posgrado y un doctorado en física. Llegó a ser Colaborador de investigación Senior en la Universidad de Edimburgo, después tuvo varias colocaciones en la University College London y el Imperial College London antes de ser Catedrático en Matemáticas en el University College London. Regresó a la Universidad de Edimburgo en 1960 para tomar posesión del puesto de Catedrático en Física teórica.
Su teoría sobre la existencia de la elusiva partícula -o bosón- surgió en 1964, en un momento de inspiración mientras caminaba en los montes Cairngorms, en Escocia. Sobre el tema escribió dos artículos. El segundo fue rechazado inicialmente por la revista Physics Letters. Más tarde el texto apareció en la Physical Review Letters, otra importante publicación científica.
Higgs desarrolla la idea de que las partículas no tenían masa al comienzo del universo adquiriendo la misma, una fracción de segundo después, como resultado de la interactuación con un campo teórico, ahora conocido como el campo de Higgs. Fue reconocido por su proposición de la ruptura de la simetría en la teoría electro débil, explicando el origen de la masa de las partículas elementales en general, y de los bosones W y Z en particular. Este mecanismo predice la existencia de una nueva partícula, el 'bosón de Higgs'.
Sostiene que este campo penetra en el espacio, dando a todas las partículas subatómicas que interactúan con él, su masa. Mientras el campo de Higgs se postula como el que confiere la masa a los quarks y leptones, representa sólo una diminuta porción de la masa de las otras partículas subatómicas, como protones y neutrones. En ellos, los gluones, que ligan los quarks, confieren la mayoría de la masa de la partícula.
La base original de su teoría proviene del teórico Yoichiro Nambu, de la Universidad de Chicago, que propuso una teoría conocida como Ruptura espontánea de simetría electro débil basada en lo que se sabe que sucede en la Superconductividad de la materia condensada.
En 1980, se creó una cátedra con su nombre en Física Teórica. Higgs fue miembro de la Royal Society en 1983 y miembro del "Institute of Physics" en 1991.
Se retiró en 2006 en la Universidad de Edimburgo.
Glosario:
Fotón: partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo a los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas, y las ondas de radio)
Fuente: Wikipedia, Revista Muy Interesante, El mundo de España, buscabiografías.com
Recopilamos información de diferentes lugares para tratar de entender un poco más qué es el Bosón de Higgs o “partícula de Dios”.
¿Qué es?
El Bosón de Higgs es una partícula elemental, que en el modelo de la física realiza un papel vital en la explicación del origen de la masa de todas las partículas, en particular la diferencia entre el fotón que no posee masa, y los bosones W y Z, que poseen una masa relativamente alta.
Las partículas elementales con masa y la diferencia entre la interacción electromagnética (causada por los fotones) y la fuerza débil (causada por los bosones W y Z) son críticas en muchos aspectos de la estructura microscópica y macroscópica de la materia. Con esto, si la partícula existe, el bosón de Higgs tendría un enorme efecto en la física y el mundo de hoy.
Los bosones de Higgs se denominan a veces las 'partículas de Dios' o 'partículas divinas', a raíz del título de un libro de divulgación científica escrito por Leon Lederman, laureado con el Nobel de Física en 1988.
El 13 de diciembre de 2011 el Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) anunció que los experimentos en el Gran colisionador de hadrones (LHC) delimitaban la región en la que se situaría así como la cuantificación de su masa en aproximadamente 126 GeV (Gigaelectronvoltio), señalando que los datos eran insuficientes para reclamar el descubrimiento de la partícula.
Hoy 4 de julio de 2012, se presentaron resultados preliminares de los análisis conjuntos de los datos tomados en 2011 y 2012, anunciando que se observó una nueva partícula consistente con el bosón de Higgs, con una masa de unos 125 GeV.
El mecanismo de Higgs, lo que da masa al vector bosón, fue planteado teóricamente en 1964 por Peter Higgs, François Englert y Robert Brout (quienes trabajaban en las ideas de Philip Anderson), e independientemente por G. S. Guralnik, C. R. Hagen y T. W. B. Kibble.5 Higgs -en un comentario añadido a una carta dirigida a la Physical Review- propuso que la existencia de una partícula escalar masiva podría ser una prueba de la teoría.
Steven Weinberg y Abdus Salam fueron los primeros en aplicar el mecanismo de Higgs a la ruptura espontánea de simetría electrodébil. La teoría electrodébil predice una partícula neutra cuya masa no sea muy lejana de la de los bosones W y Z.
Según un artículo de la revista Muy Interesante, hay una explicación racional de “la partícula de Dios”:
Los físicos la llaman “la partícula de Dios” porque es la pieza que les falta para comprender la estructura de la materia a nivel subatómico. Pero confían en pescarla cuando dentro de poco tiempo se ponga en marcha la máquina más poderosa jamás construida: el LHC.
Después de hacer dieta, sube usted a la báscula con la esperanza de ver una cifra menor que hace unos meses; quiere perder peso, que es el resultado de multiplicar su masa por la aceleración de la gravedad.
¿Y qué determina la masa? Puede parecer una pregunta bizantina, como aquella discusión medieval sobre el sexo de los ángeles, pero a los físicos teóricos esta cuestión les carcome desde hace medio siglo.
Por fin han encontrado una respuesta: existe una partícula, llamada bosón de Higgs, responsable del valor de la masa del universo. Los científicos están tan decididos a cazarlo que se están gastando miles de millones de euros en construir un aparato para dar con él. Jamás se ha invertido tanto dinero para encontrar una única partícula.
Los entresijos del átomo siguen guardando secretos:
Pero comencemos por el principio. Todos sabemos que la materia está hecha de moléculas, y las moléculas, de átomos. Estos, a su vez, se organizan como una nube de electrones de una cien millonésima de centímetro que rodea a un núcleo 100.000 veces aún más pequeño.
El corazón central es un conglomerado de neutrones y protones cuya masa es miles de veces mayor que la de los electrones. Hasta este punto los físicos saben por qué el átomo es como es, pero se les resiste entender por qué las partículas elementales tienen las masas que tienen.
Hay muchas y con enormes diferencias entre ellas; la más pesada, el quark top, es 350.000 veces más masiva que el electrón. El problema es de órdago. Los físicos han desarrollado un modelo teórico que describe las partículas elementales y las interacciones entre ellas… pero exige que la masa de todas sea nula. Estos son los rompecabezas que los teóricos adoran.
Las ideas esenciales están en los campos:
En 1964 el británico Peter Higgs propuso una elegante solución a esta discrepancia. Supuso que todo el universo está ocupado por un campo parecido al electromagnético. El concepto de “campo”, introducido por el físico inglés Michael Faraday en el siglo XIX, es uno de los más importantes de la física.
En el espacio que nos rodea no solo hay materia. Si pudiéramos sacar de una sala hasta la última mota de polvo y la última molécula de aire, no podríamos decir que allí no queda nada. La prueba palpable es que, si lanzamos una pera, caerá al suelo; hay algo que la hace caer que llamamos “gravedad”. Dicho más correctamente, hay un campo gravitatorio cuya causa es el planeta que tenemos a nuestros pies.
Pero no solo eso. Si lanzamos en línea recta un electrón y analizamos su trayectoria, notaremos que algo modifica su camino. Ese algo solo influye en las partículas con carga eléctrica; las neutras ni se enteran. Es el campo electromagnético. Su origen es la suma del magnetismo terrestre, los efectos de las antenas, los televisores, el cableado de la casa, los electrodomésticos, etc.
En definitiva, una fuerza no es otra cosa que el efecto de un campo; y la materia posee propiedades -como la masa y la carga- que la hacen sensible a los diferentes campos. La propuesta de Higgs fue revolucionaria: existe un campo que llena el espacio, y cuando las partículas interaccionan con él, adquieren masa.
La idea choca con la intuición. ¿No es la masa una propiedad intrínseca de la materia? Para entenderlo, se suele recurrir a un ejemplo: imagine que se encuentra en una fiesta y entra Jessica Alba. Quienes están junto a la puerta se agrupan en torno a ella. A medida que se mueve por la sala los asistentes más cercanos se ven atraídos por la actriz, que se mueve con más dificultad que si estuviera sola, pues todos intentan acaparar su atención. Este efecto de cúmulo es el mecanismo de Higgs.
Mucho más que un número en la báscula:
Así funciona la masa que determina la resistencia de un cuerpo a cambiar su estado de movimiento, la inercia. Su efecto lo notamos todos los días en el autobús: cuando arranca nos vamos hacia atrás y si da un frenazo nos vemos impelidos hacia adelante.
Cuanta más masa tengamos, mayor será esa resistencia y por eso la distancia de frenada de nuestro coche con el maletero lleno es más larga que si vamos de vacío. Como dice el teórico Brian Greene, “las fuerzas que todos ejercemos miles de veces al día para cambiar la velocidad de un objeto luchan contra la fricción del océano de Higgs”.
Hay solo cuatro maneras de relacionarse:
La teoría dice que este peculiar campo llena el universo y aporta masa a todas las partículas que se mueven en él. Determinar si realmente existe nos lleva a otra analogía. Si queremos comunicarnos con un amigo podemos hacerlo de cuatro formas: de viva voz, por teléfono móvil, por correo electrónico o por carta.
Para cada una de ellas hay un objeto que transporta la información: el aire, las microondas, el cable ADSL y el papel. Con las partículas subatómicas sucede algo parecido. Las relaciones que puede haber entre ellas las llamamos fuerzas. En la naturaleza hay cuatro: la gravedad, la electromagnética y dos fuerzas nucleares; una es la fuerte, que mantiene el núcleo unido, y otra la débil, responsable de la desintegración radiactiva beta.
Pues bien, cada una de esas formas de comunicación lleva asociada una partícula responsable de transportar la información. En el caso de la electromagnética, la partícula es el fotón; para la gravedad es el gravitón; y en la fuerza fuerte, el gluón -del inglés glue, pegamento-.
La débil tiene tres partículas portadoras, los bosones W+, W- y Zº. Así, en nuestra sala vacía, el campo gravitatorio hace que la pera y la Tierra intercambien gravitones como dos niños que se lanzan bolas de nieve. La fruta no nota el campo electromagnético porque sin carga neta es como si no tuviera la herramienta para recoger los fotones que le llegan.
Responsable de toda la masa del cosmos:
Ya estamos en condiciones de responder a la pregunta sobre cómo demostrar la existencia del campo de Higgs: encontrando su partícula portadora, el bosón de Higgs.
Desde el CERN de Ginebra y el Fermilab de Chicago, los físicos de partículas llevan dos décadas intentándolo. La búsqueda comenzó en los años 80, cuando se asentó el llamado modelo estándar de la física de partículas. Los teóricos habían conseguido poner orden en el complicado mundo subatómico que estaba surgiendo de los aceleradores de partículas.
Se había superado la crisis de los 60, cuando estos inmensos instrumentos ponían en aprietos a los investigadores al producir más y más partículas cada vez que se enchufaban. Pero en 1962 entró en juego el físico Murray Gell-Mann y anunció una forma de agruparlas que llamó “el camino óctuple”, en alusión a la filosofía budista. Su teoría predecía una nueva partícula, la W-, que fue descubierta al año siguiente.
Dos años después Gell-Mann lanzaba los quarks al ruedo de las partículas elementales. Los físicos ya eran capaces de responder a la pregunta planteada por los filósofos griegos hacía más de 2.000 años: ¿de qué está hecha la materia?
El marco teórico es el modelo estándar, que podemos resumir así. Existen dos estirpes principales de partículas de materia, quarks y leptones. Hay quarks de seis sabores y se agrupan en tres familias de dos: up -arriba- y down -abajo-; strange -extraño- y charm -encantado-; bottom -valle- y top -cima-.
Los leptones también pueden ser de seis sabores: el electrón y su neutrino; el muón y el neutrino muónico, el tau y el neutrino tauónico. Los leptones se pueden encontrar solos en la naturaleza, mientras que los quarks siempre aparecen en parejas o en tríos, y se mantienen unidos mediante los gluones. Son los ladrillos con los que se construyen el resto de las partículas.
Una época dorada para resolver misterios:
Tenemos explicadas las partículas; es el turno de las fuerzas. A finales de los 70, Glashow, Salam y Weinberg acariciaron el sueño de los físicos teóricos: reunir bajo una única descripción matemática las cuatro fuerzas de la naturaleza. El primer y esperanzador paso de los tres científicos fue encontrar una forma de describir bajo una misma formulación la fuerza electromagnética y la débil.
Entre sus predicciones se encontraban los transmisores de la fuerza débil, los bosones W+, W- y Zº. Pero si estas partículas existían debían tener unas masas muy elevadas, y eso colocaba en un punto peligroso al modelo estándar. Nadie podía explicar por qué el fotón no tenía masa y los nuevos bosones eran tremendamente pesados. Para resolverlo venía de perlas el campo de Higgs.
El reto de los 80 fue encontrar el quark más pesado, el top, y demostrar que los bosones W+, W- y Zº existían. Las máquinas para detectarlos debían producir bastante energía, que dependía de cuánto fuera su masa. A finales de los 70 las mejores estimaciones teóricas apuntaban a “cientos de veces la masa del protón”. Una valoración no muy exacta, pero suficiente para que el CERN decidiera gastar 100 millones de dólares en encontrarlo.
Eran momentos de euforia: parecía que el Santo Grial de la física estaba al alcance de la mano, una teoría final que gobernaría las fuerzas y las partículas del universo. Desde los años 40 muchos lo habían intentado, hasta Einstein. Nadie se había acercado a conseguirlo. En enero de 1983 el italiano Carlo Rubbia, responsable de la búsqueda, anunciaba haber encontrado los dos W. Seis meses después aparecía el Z. Sólo faltaba el quark top, que cayó en 1995 gracias al otro gran acelerador, el Tevatron del Fermilab, en Chicago. El modelo estándar estaba completo… salvo por el bosón de Higgs.
En los últimos años, en Chicago y Ginebra se han realizado experimentos para poder atisbar alguna traza de su existencia. Los físicos saben que es difícil pues la energía necesaria para verlo está por encima de sus posibilidades. Se han dedicado a hacer chocar partículas en los aceleradores para ver si sonaba la flauta, pero para encontrar a la madre de todas las masas hace falta una máquina más grande.
A finales de los 80 los americanos diseñaron el SSC, el supercolisionador que se quería construir en Texas. En 1987 los científicos dijeron al Congreso norteamericano que costaría 4.400 millones de dólares y en 1992 ya iban por 12.000 millones. Era demasiado, teniendo en cuenta que la Estación Espacial Internacional (ISS) tenía un coste parecido. Para los congresistas norteamericanos el estado no podía invertir en ambos proyectos y el SSC fue cancelado. En Europa, el CERN decidió desmantelar su acelerador, el LEP, y construir otro capaz de alcanzar una energía suficiente para ver el Higgs, el Large Hadron Collider (LHC). Después de diversos retrasos se pondrá en funcionamiento a mediados de este año y su coste habrá sido de entre 3.000 y 6.500 millones de euros.
Del bosón depende el camino de la física teórica:
¿Y si no se diera con ella? El edificio de las partículas elementales, que con tanto cuidado han ido construyendo los científicos durante el último medio siglo, se desplomaría. “El campo de Higgs, el modelo estándar y nuestra imagen de cómo Dios hizo el universo depende de encontrar el bosón de Higgs”, comentó hace más de una década Leon Lederman.
Las dos pasiones de los físicos están enfrentadas. Dar con él implicaría que han hecho un buen trabajo y que sus ideas sobre la materia son correctas: sería la demostración del poder de la teoría, del pensamiento puro, para entender el mundo. No encontrarlo les diría que han pasado algo por alto, que sus ideas iban bien pero se torcieron, que hay nuevos misterios que desentrañar. Y para un científico los buenos misterios son la salsa de su vida.
El Diario el Mundo de España, se pregunta: ¿Qué supondría el hallazgo de la 'partícula de Dios'?
El bosón de Higgs es la partícula a la caza, la última pieza del Modelo Estándar que aún no ha sido descubierta, la que da sentido a la Física tal y como la conocemos.
El Modelo Estándar es un conjunto de reglas matemáticas que describe cómo todas las partículas conocidas en el universo interactúan entre sí. Pero, a pesar de que rige nuestra vida cotidiana, los físicos aún no son capaces de responder a todas las preguntas que plantea la realidad del universo. En particular, no pueden responder a una de las cuestiones más fundamentales: ¿Por qué la mayoría de las partículas elementales tiene masa?
Si no la tuvieran, la realidad sería muy diferente. Si los electrones no tuvieran masa, no habría átomos. Y sin ellos no existiría la materia que conocemos, la que nos forma como seres humanos. No habría química, no habría biología y no habría humanidad. Las partículas no pesarían nada y circularían por el universo a una velocidad cercana a la de la luz.
Una teoría hecha con lápiz y papel:
En 1964, el físico Peter Higgs describió con la sola ayuda de un lápiz y un papel las ecuaciones que predicen la existencia de una partícula nunca vista, pero necesaria para que funcione el modelo sobre el que se basa toda la física actual: el bosón de Higgs. Las ecuaciones del físico de la Universidad de Edimburgo, unidas a las reglas matemáticas del Modelo Estándar, permitirían a las partículas tener masa.
Es lo que se conoce como el mecanismo de Higgs y ha permitido entre otras cosas predecir la masa de la partícula más pesada de cuantas se conocen, el quark top. Los experimentos realizados por los físicos para encontrar esta partícula la hallaron justo donde el mecanismo de Higgs predecía que debía estar. Pero el trabajo de la gran ciencia, como el que se realiza en el LHC de Ginebra, aún no ha conseguido dar con la partícula más preciada, el bosón de Higgs.
El mecanismo de Higgs se puede describir como un campo invisible presente en todos y cada uno de los rincones del universo. Y es ese campo precisamente el que hace que las partículas que atraviesan el campo tengan masa.
El bosón de Higgs es el componente fundamental de ese campo, de la misma manera que el fotón es el componente fundamental de la luz. Es el intermediario presente en todas partes del universo que hace que las partículas tengan masa. Por ese motivo, el premio Nobel Sheldon Glashow la apodó como 'the God particle' , 'la partícula Dios' (aunque popularmente se ha traducido como 'la partícula de Dios').
Una nueva física o el derrumbe de los pilares:
Pero el mecanismo de Higgs no predice la masa exacta que debe tener la partícula, sólo aporta un rango de masas. El bosón es demasiado inestable como para ser visto directamente. No obstante, el bosón de Higgs debería dejar una serie de huellas de su presencia que pueden ser percibidas por los detectores del LHC.
Si se encontrase la partícula daría lugar a una nueva física que iría más allá del Modelo Estándar, como las superpartículas o la materia oscura. Pero si no se encontrase y se demostrase que no existe la partícula Dios, los pilares sobre los que se asienta la física actual quedarían invalidados. Parece que nunca un apodo estuvo mejor puesto que el de la 'partícula de Dios'.
Reacciones desde la Iglesia:
La conferencia Episcopal Española fue una de las primeras en reaccionar y desde allí aseguran que la teología no se va a derrumbar si se encuentra o no el Bosón de Higgs o llamada partícula de Dios. Tanto así que la Iglesia dice que es bueno que se hable de Dios en la Física.
Sobre ello el diario El Mundo reporta que, el portavoz de la Conferencia Episcopal Española (CEE), Juan Antonio Martínez Camino, ha asegurado que la teología no se va a derrumbar si se encuentra o no el bosón de Higgs, conocida popularmente como la 'partícula de Dios', al tiempo que ha afirmado que a la Iglesia le viene bien que se hable de Dios en la física. "Bienvenida la 'partícula de Dios'", ha subrayado.
Así lo ha manifestado durante la presentación del documento 'La verdad del amor humano', en la que ha señalado que Dios está en el origen del Sol y las estrellas, así como del amor. Preguntado sobre el descubrimiento del CERN de una partícula consistente con el bosón de Higgs, ha indicado que "llama la atención" que los físicos hablen mucho de Dios -cuando se refieren a la partícula de Dios- al tiempo que "algunos dicen que en la ciencia no hay lugar para Dios".
En todo caso, Martínez Camino ha afirmado que a la Iglesia le viene bien que se hable "en sus justos limites" de Dios en la física y en cualquier ámbito.
No obstante, ha explicado que la física "nunca" podrá dar una respuesta "del todo terminada" a la pregunta de por qué existe algo en vez de nada porque "no tiene instrumentos para ello".
"Esto no es despreciar a la física, que es magnífica y nos ha ayudado en muchas cosas, pero la física da respuesta a cómo funcionan las cosas en el mundo de lo que se puede medir y pesar, y el amor no se puede pesar y, sin embargo, ésa es la razón de que existe algo", ha subrayado.
¿Quién es el padre de la Partícula de Dios?
Nació el 29 de mayo de 1929 en Newcastle, Tyne y Wear, Inglaterra. Hijo de un ingeniero de sonido que trabajó en la BBC. Debido a que Peter padecía de asma residieron en diferentes lugares. Durante la Segunda Guerra Mundial perdió muchas clases de enseñanza básica y recibió parte de formación en su casa.
Cuando su padre fue destinado a Bedford, se quedó con su madre en Bristol, donde resultó ser un estudiante brillante en la escuela secundaria de Cotham, en la que ganó premios, excepto en la asignatura de Física, y donde fue inspirado por el trabajo de uno de los alumnos de la escuela, Paul Dirac, padre de la mecánica cuántica moderna.
Con 17 años entra en la City of London School, donde se especializó en matemáticas, después ingresa en el King's College de Londres y se graduó en Físicas con el mejor expediente. Realizó un curso de posgrado y un doctorado en física. Llegó a ser Colaborador de investigación Senior en la Universidad de Edimburgo, después tuvo varias colocaciones en la University College London y el Imperial College London antes de ser Catedrático en Matemáticas en el University College London. Regresó a la Universidad de Edimburgo en 1960 para tomar posesión del puesto de Catedrático en Física teórica.
Su teoría sobre la existencia de la elusiva partícula -o bosón- surgió en 1964, en un momento de inspiración mientras caminaba en los montes Cairngorms, en Escocia. Sobre el tema escribió dos artículos. El segundo fue rechazado inicialmente por la revista Physics Letters. Más tarde el texto apareció en la Physical Review Letters, otra importante publicación científica.
Higgs desarrolla la idea de que las partículas no tenían masa al comienzo del universo adquiriendo la misma, una fracción de segundo después, como resultado de la interactuación con un campo teórico, ahora conocido como el campo de Higgs. Fue reconocido por su proposición de la ruptura de la simetría en la teoría electro débil, explicando el origen de la masa de las partículas elementales en general, y de los bosones W y Z en particular. Este mecanismo predice la existencia de una nueva partícula, el 'bosón de Higgs'.
Sostiene que este campo penetra en el espacio, dando a todas las partículas subatómicas que interactúan con él, su masa. Mientras el campo de Higgs se postula como el que confiere la masa a los quarks y leptones, representa sólo una diminuta porción de la masa de las otras partículas subatómicas, como protones y neutrones. En ellos, los gluones, que ligan los quarks, confieren la mayoría de la masa de la partícula.
La base original de su teoría proviene del teórico Yoichiro Nambu, de la Universidad de Chicago, que propuso una teoría conocida como Ruptura espontánea de simetría electro débil basada en lo que se sabe que sucede en la Superconductividad de la materia condensada.
En 1980, se creó una cátedra con su nombre en Física Teórica. Higgs fue miembro de la Royal Society en 1983 y miembro del "Institute of Physics" en 1991.
Se retiró en 2006 en la Universidad de Edimburgo.
Glosario:
Fotón: partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo a los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas, y las ondas de radio)
Fuente: Wikipedia, Revista Muy Interesante, El mundo de España, buscabiografías.com
