La búsqueda del bosón de Higgs

El pasado 4 de julio la física de partículas acaparó los titulares del mundo entero, gracias al éxito de una historia que comenzó hace más de 60 años. Fue un gran día para la ciencia y para Europa: un símbolo de lo que los europeos pueden lograr cuando aúnan sus recursos y trabajan juntos, en particular, cuando lo hacen de forma sostenible.

Este éxito europeo se llama CERN, un laboratorio de investigación básica nacido de las cenizas de la Segunda Guerra Mundial, y la gran noticia era el descubrimiento de una nueva partícula fundamental que podría cambiar radicalmente nuestra concepción del universo.

La nueva partícula se parece mucho al tan buscado bosón de Higgs, relacionado con un mecanismo originalmente propuesto en 1964 para explicar por qué dos fuerzas fundamentales de la naturaleza tienen una intensidad parecida, pero son muy distintas. Una, el electromagnetismo, tiene un alcance infinito mientras que la otra tiene un alcance limitado a la dimensión de un núcleo atómico y es extraordinariamente débil a mayor distancia. La explicación detallada del mecanismo de Higgs puede parecer esotérica, pero sus consecuencias son profundas. Es el responsable de la generación de la masa de las partículas (de masa no nula) y las citadas fuerzas son el electromagnetismo y las interacciones débiles. El electromagnetismo es lo que estructura la materia desde la escala atómica a la de objetos más grandes, como seres humanos, casas, estrellas y planetas. Nos encamina la energía del sol y la electricidad en nuestros hogares. Las interacciones débiles inician las reacciones que hacen lucir las estrellas. Entender estas fuerzas es pues extremadamente importante en el humano deseo de comprender el universo que habitamos.

La partícula que hemos descubierto se parece mucho al bosón de Higgs, pero hay que proseguir las investigaciones para lograr una identificación definitiva. La masa de la nueva partícula está en el intervalo que la teoría y previas medidas de muy alta precisión —indirectamente dependientes de la masa del bosón— sugerían. La partícula la encontramos creándola en una mínima fracción de las colisiones entre protones en el LHC y buscando las huellas observables de sus posteriores desintegraciones, que la teoría también predecía. Aun así, ahora tenemos que establecer de qué tipo de partícula se trata. Podría ser el bosón de Higgs postulado en los años 60 o podría ser algo más exótico. Lo que está en juego tiene su importancia, puesto que el modelo estándar, la teoría que usamos para describir las partículas elementales de las que estamos hechos y las fuerzas que las estructuran describe toda la materia visible en el universo. Pero hay problemas. La teoría no incluye satisfactoriamente la fuerza de la gravedad y hay mucho más en el universo que mera materia visible. Un 95% del universo nos resulta invisible, pero sabemos que está ahí por su efecto en el 5% visible. En todo caso, estamos en el albor de una era emocionante para la física.

Desde que se anunció el descubrimiento el 4 de julio pasado, los experimentos del CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas) que lo realizaron (ATLAS y CMS) han refinado aún más sus análisis y los correspondientes artículos han sido aceptados para su publicación. El descubrimiento está ahora fuera de duda, pero aún así es posible que la nueva partícula nos reserve alguna sorpresa, algo de eso que llamamos nueva física. Mientras escribo, la toma de datos continúa y podemos razonablemente esperar que su análisis nos ayude a comprender más y mejor.

También es importante hacer hincapié en el hecho de que la partícula de Higgs es solo un aspecto del programa de investigación del buque insignia del CERN: el LHC, o Gran Colisionador de Hadrones (protones y otros núcleos atómicos).

Más aún, estamos solo al inicio de dicho programa. Los experimentos del LHC están buscando indicaciones directas, bajo la forma de las partículas que la constituirían, de la misteriosa masa oscura del universo. Están investigando el motivo por el cual el universo prefiere la materia a la antimateria y están analizando la sustancia que constituía el universo tal y como era muy poco después de que naciera. Sea lo que sea lo que los experimentos del LHC revelen en los próximos años, algo es seguro: lo mejor está por venir.

Es este ciertamente un buen momento para ser físico de partículas pero, desde una perspectiva europea, hay otro aspecto importante de la visibilidad de la que el CERN ahora goza. A saber, el modelo establecido por los fundadores del CERN hacia 1950 establece un estándar para la colaboración europea de hoy. El éxito del CERN es un ejemplo paradigmático de lo que el Proyecto Europa puede lograr si mantenemos la visión que esos pioneros tenían de un continente unido en su diversidad persiguiendo un fin común.

El CERN es una organización europea, fundada sobre los principios de juego limpio entre sus miembros y apertura al mundo. En consecuencia, su modelo de gestión da la palabra a todos sus estados miembros, grandes o pequeños. Su modelo económico permite a las naciones contribuir en función de su producto nacional bruto. Y su modelo de investigación acoge a científicos del mundo entero capaces de contribuir positivamente a los programas de investigación del laboratorio. Con estos principios básicos los fundadores del CERN establecieron un modelo estable para la colaboración a través de las fronteras en Europa, para un compromiso europeo coordinado con el resto del mundo y establecieron un modelo de liderazgo. El resultado es que hoy el CERN es indudablemente el centro de una comunidad global de científicos haciendo avanzar las fronteras del conocimiento. Es un ejemplo brillante de lo mejor de Europa.

Constataciones de éxitos europeos son ahora más importantes que nunca. En un momento en el que el continente está sufriendo la peor crisis económica en décadas, la gente, particularmente los jóvenes, necesitan ver y apreciar las ventajas del Proyecto Europa. Hay que recordar a quienes han crecido en el continente durante un largo periodo de paz y prosperidad que a los europeos nos va mejor unidos que separados. Instituciones europeas con éxito, como el CERN, dan ejemplo y sientan los fundamentos para nuestra futura prosperidad, científica, cultural y económica. Como a sus 101 años escribió —el pasado 29 de julio en Le Monde François de Rose, uno de los fundadores del CERN: “En un momento en el que algunos dudan del futuro del Viejo Continente […][…]el CERN es una vívida prueba de que una organización europea con un liderazgo europeo puede conseguir lo que ningún otro país o institución intergubernamental podría”.

España es una parte vital de la comunidad del CERN, cuyos científicos, ingenieros, técnicos, estudiantes e industria han contribuido poderosamente a todos los aspectos del laboratorio, desde el mismísimo descubrimiento de lo que aparentemente es el bosón de Higgs, hasta la obra civil subterránea, la electrónica de punta y el desarrollo de software. La comunidad científica española goza de una robusta salud, con numerosos jóvenes que eligen carreras científicas a partir del trampolín que el CERN les proporciona.

Es bueno que la física de partículas alcance los titulares de las noticias, pero no debemos dormirnos en nuestros laureles. Trabajando con todos sus estados miembros, el CERN tiene la obligación de mantener vivo el proyecto europeo, en particular en estos momentos de grave crisis económica.

Rolf Heuer es el director general del CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas).

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