El bosón de Higgs.

Esta semana se ha estado hablando de la no-noticia del descubrimiento del bosón de Higgs. Pero vayamos por partes, como dijo Jack el Destripador.

El CERN, el organismo paneuropeo de investigación de altas energías, tiene su sede en Suiza. Allí, bajo la frontera franco-suiza se situa el LHC, siglas del gran colisionador de hadrones en inglés. Esta máquina es el experimento científico más grande de la historia, con un túnel de 27 kilómetros de largo y detectores grandes como una catedral. Es irónico que para estudiar lo más pequeño se tengan que emplear las máquinas más grandes. 

LHC en la frontera francosuiza

Pues bien, este miércoles los representantes del CERN dieron una conferencia(que pude seguir casi en directo por Twitter) en la que daban cuenta de los descubrimiento habidos este año. Entre ellos, que se han conseguidos buenos indicios sobre la posible presencia de este bosón tan escurridizo. Y que posiblemente, el año que viene se pueda decir con certeza si se ha encontrado o no.

¿Qué es el bosón de Higgs? La pieza que falta en el modelo estándar de la física de partículas. ¿Qué es el modelo estándar? Pues alli quería yo llegar. 

Es de común conocimiento que todo la materia que existe esta formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos. También está extendido que estos átomos están compuestos a su vez por protones, neutrones y electrones. 

Lo que no conoce la mayoría de la gente es que, además de estas tres partículas, existen un montón de otras que suceden en fenómenos de alta energía(la radicación cósmica, por ejemplo). Durante las décadas posteriores a la II Guerra Mundial, los físicos reconocieron estas partículas e intentaron encajarlas en un modelo determinao. Así nació el modelo estándar.

Este modelo se basa en que existen dos tipos de partículas: un tipo corresponde a la materia, los quarks y los leptones, y otro representa a las interacciones que existen entre estos grupos, las partículas mediadoras de campo que son bosones.

Por tanto, tenemos que el grupo de fermiones esta formado por:

Los quarks pueden combinarse en grupos de tres o dos. Así, el protón y el neutrón están formados en realidad por tres quarks. Los leptones sólo aparecen como partículas individuales.

Entre estas partículas actúan una serie de interacciones o fuerzas que son "transportadas" por los bosones. Cuando una partícula de carga positiva atrae a otra de carga negativa, intercambian fotones. Cuando un cometa es atraido por el Sol, intercambian gravitones. Aquí una lista de los bosones de las diferentes fuerzas, junto con las partículas de materia

Leido todo lo anterior, ¿que interacción transporta el bosón de Higgs? Pues una importantísima: la que hace que las partículas tengan masa. Al principio del universo, las partículas elementales surgían y desaparecían en un mar de energía. Conforme se fue enfriando, las partículas empezaron a durar más tiempo, y una fuerza, llamada el campo de Higgs, les otorgo la masa que ahora observamos intercambiando bosones de Higgs.

Como esto ocurrió muy pronto tras el Big Bang, el universo tenía un enorme estado de energía. Por tanto, si queremos ver el bosón de Higgs, tenemos que recrear estas condiciones de altísima energía. ¿Cómo se hace esto?. pues esa es la labor del LHC. Coge protones y los acelera hasta que chocan con una altísima velocidad. La energía desprendida por el choque hace que aparezcan las condiciones precisas para la creación de bosones de Higgs. Pero incluso en esta situación, hallar el bosón es tan difícil como encontrar una aguja en un pajar.

¿Por qué es tan importante este bosón?¿De qué sirve descubrirlo?

A la primera pregunta contesto que así cerramos un modelo completo de las partículas elementales y podemos dar los siguientes pasos a descubrimientos más profundos. 

En cuanto a la segunda, doy la misma respuesta que dio Michael Faraday, cuando durante una de sus conferencias en pleno siglo XIX sobre la electricidad generada por una dinamo. Se acercó una señora y le hizo esta misma pregunta. La respuesta de Faraday: no lo sé, pero estoy seguro de que con el tiempo le pondrán un impuesto.

En resumen: la ciencia fundamental de ahora será la ciencia aplicada dentro de cien o doscientos años. Es la mejor inversión para el futuro.

PS: no tiene nada que ver con el tema anterior, pero pongo este video porque es impresionante. Se ha conseguido un cámara que capta ¡un billón! de fotogramas por segundo. Con esta velocidad, se puede ver como la luz atraviesa los objetos. Vale la pena visionarlo.