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El bosón de Higgs: una espera bien premiada

Saúl Ramos-Sánchez y Karina Maldonado P.
31/oct/2013

Por la mañana del 8 de octubre, pocos minutos antes de las 6 (hora de la Ciudad de México) y una hora más tarde de lo planeado, la Real Academia de Ciencias de Suecia pronunció el anuncio que los ganadores esperaron casi 50 años: el premio Nobel de Física de 2013 es para Peter Higgs y François Englert.

Dicen que la razón del retraso de una hora es que no podían contactar a Peter Higgs, lo cual debe ser tan cierto como no encontrar a un niño cuando se ofrecen dulces. Sin embargo, para la espera de 50 años ofrecen una mejor explicación. La existencia del bosón de Higgs que acompaña al mecanismo descubierto por Robert Brout, Englert y Higgs para explicar el origen de la masa de las partículas que componen todo lo que nos rodea, fue confirmado apenas en marzo pasado por los investigadores del Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

Desde antes del anuncio de la Academia, se sabe que la masa de las partículas elementales está asociada con la existencia de la mal llamada “partícula de Dios”. Los únicos cuestionamientos pendientes son por qué no se compartió el premio con los cientos de científicos del LHC cuyo experimento hizo posible el descubrimiento, de dónde surgió el bosón de Higgs, y cuál es la verdadera razón por la que el anuncio del premio se dio con una hora de retraso.

Aunque para Englert, la segunda pregunta es irrelevante, pues al cuestionarle si esperar 50 años fue demasiado, él concluye que no. “Para mí no es demasiado tarde, aún estoy aquí, así que está bien”.

Premio para los teóricos

¿Fue justa la decisión de no galardonar con el premio también al LHC?

En mayo pasado Englert, Higgs y el CERN fueron reconocidos con el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2013. Incluso el Premio Europeo de Física tomó la misma decisión y fue muy explícito en reconocer tanto el trabajo de los físicos que plantearon la teoría en 1964 como al descubrimento realizado en el LHC. Sin embargo el Nobel no fue para los experimentales del LHC, sino únicamente para los teóricos. ¿Fue justo?

A consideración de Myriam Mondragón, investigadora del Instituto de Física de la UNAM, el CERN puede tener la oportunidad de obtener el premio Nobel en el futuro. “Yo creo que pueden darles el premio (CERN) si cambian las reglas o deciden quién es al que se le ocurrió el experimento, lo cual es difícil porque pueden ser decenas de personas que desarrollaron la parte instrumental, el análisis de datos, de tal manera que sólo contando los jefes de grupo son muchísimos”.

Lo cierto es que sin el trabajo del CERN hubiese sido imposible que a Englert y Higgs se les concediera el Nobel. Otros galardones se han entregado de igual forma a ambas partes; sin embargo, estos reconocimientos tienen reglas muy diferentes a las del Nobel. “El premio se está quedando un poco constreñido por reglas que pusieron hace más de 100 años. La manera en que se hacía Física en ese entonces es muy diferente a la que se hace en la actualidad. Quizás esto les puede ayudar para revisar sus reglas operativas”, dijo la invetsigadora.

Por otro lado, Eduard de la Cruz Burelo, investigador del CINVESTAV, afirma que la decisión de la Academia sueca fue hasta cierto punto la esperada. Consciente de la complejidad de reconocer a sólo tres personas en una colaboración de alrededor de tres mil, el investigador considera que el CERN es una institución como la UNAM “que no sólo trabajó en el descubrimiento del bosón de Higgs, por CMS y ATLAS, existen muchos más. La gente que construyó el CERN se merece todo el crédito, así como la que trabaja en los experimentos y otro más también, pero el CERN es mucho más que eso.

Decisión ¿apresurada?

Aunque muchos cantaron victoria cuando, en julio de 2012, se anunció el descubrimiento de una partícula nueva muy parecida al bosón de Higgs, los científicos del LHC fueron más cautelosos. Indicaron que aún faltaba analizar dos propiedades de la nueva partícula: su espín y su paridad. Gráficamente, el espín mide cuánto gira una partícula, mientras que la paridad es el comportamiento de la partícula cuando es reflejada en un espejo. En estas palabras, el bosón predicho en 1964 por Peter Higgs no debe girar (espín cero) y su reflejo en el espejo no debe distinguirse del bosón original (paridad positiva). Pero evidentemente es muy complicado medir este comportamiento de cualquier cosa cien billones de veces más pequeña que el grosor de un cabello, como la partícula de Higgs.

El pasado 14 de marzo en la conferencia Moriond, en los Alpes italianos, los voceros del LHC resumieron su trabajo de 9 meses: “la nueva partícula se parece más y más al bosón de Higgs”, pues la forma en la que interactúa ésta con las partículas ya conocidas y los datos sobre el espín y la paridad calculados “indican fuertemente que es un bosón de Higgs.” Lo que habían hecho los científicos del LHC es calcular la probabilidad de que la nueva partícula tuviera cualquier otro espín (que la partícula girara) y otra paridad (que no fuera igual al ser reflejada), obteniendo tan sólo un 10%. Es decir, existe una probabilidad del 90% de que la nueva partícula tenga las cualidades predichas hace 50 años.

Los físicos que estudian partículas de inmediato descartaron la posibilidad de que no fuera el bosón de Higgs. ¿Fue muy apresurada esa decisión? Una pequeña minoría de físicos opina que debieron esperar a que la probabilidad rebasara el umbral del 99%. La mayoría opina, no obstante, que, si hay una probabilidad del 90% de que sean manzanas y no peras, pues deben ser manzanas. Sobre todo, cuando todas las otras propiedades de la partícula, tales como las transformaciones de la nueva partícula en partículas conocidas, coinciden con lo predicho en el mecanismo ahora galardonado con el premio Nobel. De todas maneras, los investigadores del LHC no dejarán cabos sueltos: en los próximos años confirmarán irrefutablemente que, en efecto, son manzanas.

Genaro Toledo, experto en Física de partículas del IFUNAM, considera que no fue una decisión precipitada, a pesar de que en otros grandes descubrimientos no se les ha entregado el premio con la rapidez con la que ocurrió en esta ocasión, pues a partir de la propuesta teórica se ha hecho un gran esfuerzo para llegar a este momento.

“La idea del mecanismo de Higgs no es solamente el experimento, hay una parte teórica que ha ido avanzando y ha habido experimentos que lo han verificado. No es que se llegara al 4 de julio del 2012 y de pronto aparecieran los efectos del Higgs”, dijo Toledo.

Bajo esa perspectiva, Genaro Toledo considera que no es precipitado, ya que durante años se han realizado experimentos que ayudaron a llegar a este momento. Aunque acepta que el hecho de entregar el premio en este año podría ser también para aprovechar la publicidad y la atención que los medios han proporcionado al descubrimiento.

Al respecto, Arturo Menchaca, investigador mexicano colaborador del proyecto ALICE en el CERN, menciona que los experimentos anteriores a ATLAS y CMS fueron parte fundamental y apoyo para el descubrimiento del LHC.

“Otros [experimentos] como el Tevatrón (Fermilab) también hicieron grandes contribuciones al realizar una búsqueda incesante hasta antes de que cesaran sus actividades. Lograron al menos decir dónde no se ubicaría la señal del Higgs, de tal manera que les ahorraron el trabajo a los del LHC”.

Mexicanos al grito de “apoyo”

Investigadores tanto de IFUNAM como del Cinvestav celebraron la participación de mexicanos en colaboraciones científicas de gran magnitud como ésta. Sin embargo, debe haber mayor apoyo gubernamental, pues como afirma Genaro Toledo “México tiene que entrarle con más decisión. Los que están allí dentro trabajando han hecho un buen papel, pero es una pequeña parte de las colaboraciones y es importante que México valore ese trabajo para que los apoye y crezcan. Se puede ver que este tipo de ciencia es muy sólida y que tiene sustento”, explicó.

Tal es el caso de Isabel Pedraza y Jorge Flores, ambos de la Universidad de Wisconsin, quienes han tenido colaboración directa en diversos análisis del experimento CMS.

¿Cuál es el siguiente paso en el ámbito de la física de partículas? De acuerdo con Arturo Menchaca, hay temas que se están cerrando dentro de la investigación, tal es el caso de la supersimetría, que en este momento causa dudas porque no se tienen claras las señales de que exista. Otros campos se están abriendo con dudas que se convierten en motivo de exploración como la materia oscura, la energía oscura, lo que se denomina la bariogénesis. “Este tipo de cosas son los problemas abiertos en este momento. El esquema se completa con el Higgs y ahora se tiene que mirar para otro lado”, finalizó Menchaca.