Unidad de Comunicación

Luis Roberto Flores Castillo es uno de los pocos físicos mexicanos que participan en el Centro Europeo de Energía Nuclear, el CERN, que este año ganó fama y reconocimiento mundial con la noticia del posible descubrimiento del bosón de Higgs.

Como parte del equipo ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS, Aparato Toroidal del LHC), uno de los detectores del Gran Colisionador de Hadrones, Flores Castillo es también uno de los principales responsables del descubrimiento y autor del reporte final que se publicará en Physics Letters, una de las revistas de física más importantes del mundo.

Su triunfo en la ciencia lo empata con su labor de comunicarla, y por eso visitó el Instituto de Física el 10 de septiembre para hablar del ATLAS y de los datos que sustentan la existencia de la nueva partícula, con la conferencia "El descubrimiento de una nueva partícula, ¿el Higgs?".

De acuerdo con el investigador, lo que ahora es festejo (y trabajo) no fue sencillo: se tuvo que construir una gran máquina con la capacidad de crear nuevas partículas (LHC) y al mismo tiempo crear detectores que pudieran encontrarlas (ATLAS y CMS), así como una potente red de computación para analizar los datos (Grid) y, por supuesto, una teoría que guiara el sentido de la investigación.

ATLAS, el detector en donde colabora directamente Flores Castillo, mide aproximadamente cinco pisos y pesa 7 toneladas; posee 100 millones de sensores y puede tomar 20 millones de fotos por segundo. Suena exagerada pero esa es la capacidad apenas necesaria para encontrar la última pieza del modelo que explicaría cómo se originó todo lo que podemos observar y tocar.

Para la detección del Higgs, ATLAS y CMS están configurados de tal manera que van descartando partículas gradualmente. Cuando se obtiene un dato que se pudiese relacionar con el bosón de Higgs, en realidad significa que se detectaron las consecuencias del bosón y no la partícula misma, esto ocurre porque la "vida" de la partícula dura muy poco y todas las interacciones ocurren a una gran velocidad.

Aunque existen varios patrones para detectar el Higgs, el más común tiene que ver con el estudio de su decaimiento, es decir, identificar a las partículas con masa que se producen por la interacción con el campo del bóson de Higgs luego de la colisión de partículas.

Las imágenes muestran las partículas que derivarían del bosón de Higgs: bosones Z, W, fotones o partículas tau.

Esta tarea es compleja debido a que las partículas pueden identificarse erróneamente. Por ejemplo, “un jet de partículas muy delgado puede pasar por un electrón, los piones (bosones compuestos de quarks) de alta energía pueden confundirse con muones (partículas compuestas por leptones) e incluso hay ocasiones en las que un electrón puede parecer un fotón”, dice Flores Castillo.

Aún cuando se logra identificarlas, la meta es analizar las partículas de acuerdo con la teoría que Peter Higgs, entre otros, describió en 1964, que predecía ciertos rangos de energía en los que el bosón de Higgs se podía encontrar.

Primero se revisó cerca de los 450 gigaelectronvolts (GeV); pero no se encontró evidencia de que la partícula se encontrara ahí. Fue necesario seguir buscando en rangos de energía relativamente más pequeños, hasta notar que la señal del Higgs era más alta en el rango de los 125 GeV, ya que en ese punto se advirtieron pocos eventos pero de una mayor intensidad.

La imagen muestra cómo hay más eventos en la región entre los 100 y los 200 GeV. En contraste cuando se pensaba que las señales se esperaban en rangos más lejanos.

Aunque se ha identificado el rango de energía donde está la nueva partícula, es necesario seguir analizando datos para saber si la partícula que se encontró es el Higgs o no. Y un dato clave para eso es determinar cuál es su espín.

El espín es un valor numérico que poseen todas las partículas subatómicas y que determinan el momento angular –instante en el que gira o rota- de la partícula. Las partículas subatómicas pueden tener espín entero (0, 1, 2) o semi-entero (1/2, 2/3), los primeros se denominan bosones, mientras que los segundos son fermiones.

La teoría que elaboró Peter Higgs establece que el bosón con su nombre tiene un espín de valor 0. Distintos científicos están a la espera de saber cuál es el espín exacto, pues de encontrar un resultado no esperado, se develarían propiedades desconocidas y, como dice el mismo ATLAS en su sitio web, “nuevos procesos y partículas que cambiarían lo que sabemos hasta ahora sobre energía y materia”.