Lo que sigue del bosón de Higgs

Físicos alegan que datos sobre la supuesta partícula de Dios se verificarían con nuevo colisionador lineal

El 5 de julio fue un día de gran celebración para los físicos nucleares cuando el Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés) anunció que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) había arrojado datos de una partícula cuyas características se asemejaban con el bosón de Higgs.

El bosón de Higgs es la partícula que sustenta la interacción entre la materia y la antimateria que, según el modelo estándar de la física de partículas, está en todo el Universo.

Pues, este bosón explica el cómo las partículas fundamentales se convirtieron en las fuerzas elementales de la naturaleza que conforman el universo.

La decantación del bosón de Higgs como partícula de antimateria en las partículas elementales como los electrones, sería el origen de la materia, y del Universo tal como lo conocemos.

La llamada partícula de Dios fue propuesta en los sesenta por Peter Higgs para explicar el porqué algunas partículas, como los quarks (bloques de protones constructores de energía) y electrones, tienen masa, mientras que otras, como los fotones, no la tienen.

Según la teoría, el universo está bañado de un campo invisible similar a un campo magnético. Cada partícula llena este campo, conocido como campo Higgs, pero en diversos grados y ondas longitudinales.

Si una partícula se puede mover a través de este campo con nula o poca interacción en el espacio, no habrá arrastre de movimiento, y dicha partícula tendría una pequeña o nula masa (antimateria).

Pero si una partícula interactúa significativamente con el campo Higgs, tendría una masa mayor (materia).

De esta manera, la existencia de una partícula con la masa teórica del bosón de Higgs apoya esta interacción de las partículas fundamentales, las resultantes de esta degradación de la antimateria, con las partículas de la naturaleza.

Así, esto fundamentaría más la teoría sobre el origen del Universo, junto con su composición actual.

¿Qué sigue después de este hallazgo preliminar y esperanzador?

Los físicos esperan que el LHC siga procesando respuestas en los próximos años sobre la veracidad de este bosón. Aún así, muchos ya están preparando su discurso para conseguir la subvención para el desarrollo de una máquina que apoye al LHC.

Se trataría de una «fábrica Higgs» que aclararía la teoría con medidas mucho más precisas de las que puede proveer el LHC. Si este colisionador se construyó para encontrar el bosón de Higgs, le viene uno que se erigirá con el objetivo de comprobar el hallazgo del primero.

«Sabemos que han de haber físicos nuevos (que van) más allá del modelo estándar» dijo Barry Barish a Nature, físico del Instituto Tecnológico de California (Caltech, por sus siglas en inglés).

Barish se refiere al argumento que asegura la existencia de fenomenología que no concuerda con ese modelo, más específicamente con una estructura invisible de materia oscura (antimateria) que se cree comprende un cuarto de la densidad de masa del Universo, o la habilidad de partículas subatómicas como los neutrinos (una mil millonésima parte de la masa de un átomo de hidrógeno) que se desplazan cambiando de forma.

El físico de Caltech lidera el consorcio global que está diseñando el Colisionador Lineal Internacional (ILC, por sus siglas en inglés), uno de los candidatos como la próxima máquina que verifique la partícula arrojada por el LHC.

Pero a pesar de la incertidumbre que hay sobre todo este esquema, y nadie sabe qué será del estudio de la Física en el futuro cercano, Barish confía en la partícula más próxima al bosón de Higgs:

«Nuestra estrategia es estar listos cuando eventualmente las cosas se vengan abajo» dijo el científico, tal vez refiriéndose al modelo estándar como la teoría con más pruebas virtuales en su haber.

El costo, tiempo estimado y capacidades del ILC y otros candidatos serán analizados en la ponencia Estrategia Europea de la Física de Partículas, que se celebrará del 10 al 12 de septiembre en Cracovia, Polonia.

Este taller estipulará las prioridades de este campo en Europa para los próximos cinco años. De hecho, los físicos de Estados Unidos están planeando una reunión similar para junio de 2013 en Snowmass, Colorado.

Pero como reza Nature sobre el tema: «Una cosa son los planes, otra la realidad». Y es que, desde el punto económico, el desarrollar un nuevo colisionador de estas dimensiones es una tarea llena de obstáculos.

Por un lado, su planeación dependerá de otras partículas que el LHC encuentre, y por el otro, se deben tener en cuenta de dónde vendrán los costos y el mantenimiento de una comunidad muchas veces reacia.

Un tema clave en la ponencia de Cracovia será el cómo el equipo del LHC podrá medir las propiedades de esta nueva partícula con un colisionador lineal. Por un lado, los físicos que trabajen en el LHC podrán adquirir mas información y data, además de mayores avances por lo menos durante los próximos diez años.

Además, ya poseen una pieza importante para este estudio: la masa de la partícula similar el bosón de Higgs, de apenas unos 125 mil millones de electronvoltios (12.5 GeV).

Un electrón-voltio es la unidad de la física de masa de energía; en comparación, el protón tiene una masa cerca de 1 GeV.

Esto desmiente el rango de masa mínima que puede tener una partícula, que es el de la luz: se supone, bajo los cimientos de la física, que ninguna partícula puede desplazarse más rápido en el espacio-tiempo que la luz.

De aquí parte una importante consecuencia: que esta masa le da a la partícula una gran variedad de formas para decantarse en partículas de mayor masa, lo que le da a los físicos un mayor nivel de interacciones con las partículas del modelo estándar (materia) para estudiar.

Otra prioridad de la ponencia es verificar la predicción del modelo estándar sobre el cómo interactuaría el bosón con los fermiones del modelo estándar.

Los fermiones son aquellas entidades como los electrones, muones (partícula elemental) o quarks, que tienen un momento angular intrínseco: un giro de media unidad cuántica, que provoca que estas partículas se doblen conforme interactúan con el espacio y las demás partículas.

En el modelo estándar, es la interacción del bosón de Higgs con cada partícula elemental lo que crea la masa, y por lo tanto la materia.

Es precisamente por esto que, para muchos físicos, un nuevo colisionador de siguiente generación es necesario para medir estos rangos de masa. Conllevaría a pruebas verdaderas del modelo estándar, que revelaría las desviaciones que apuntalarían a mejores modelos de estudio del origen del Universo.