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La partícula de Dios
January 09, 2001

Fermilab accelerator - red
Parte del colisionador de partículas
imagen: Fermilab

Los científicos siempre se han estado preguntando sobreaquello que da forma a las cosas, desde la computadora quetenemos ante nuestros ojos hasta la materia de las estrellas y eluniverso. Lo que se tiene es una teoría acerca de esto, aunquetodavía falta probarla.

La teoría dice que existe una partícula llamada bosón de Higgs, que sería la responsable deconferirle masa a toda la materia del universo. Si biennadie aún ha detectado esta partícula tan elusiva, la carrerapara encontrarla podría estar llegando a su brecha final.

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¿Por qué los científicos están buscando esta partículacon tanta insistencia? Simple: porque saben que está ahí. Tieneque haber alguna explicación para la masa, sin la cual laspartículas que conforman la materia no tendrían nada que lasmantuviera juntas.

Este "algo" es conocido como el campo de Higgs, un campo invisible que llenael universo e interactúa con las partículas. "El campo deHiggs crea peso, y sin peso no hay estabilidad ni forma",dice Leon Lederman, ganador del Premio Nobel de Físicaen 1988. "Sin este campo nos escaparíamos de la Tierra, yla Tierra no giraría alrededor del sol". El bosón de Higgses tan importante que Lederman lo llama "la partícula deDios".

¿Por qué Higgs?

El bosón de Higgs se llama así por Peter Higgs, el físico escocés que postuló su existencia en los años 60.

Para explicar cómo trabaja el bosón de Higgs, Ledermanofrece una metáfora en la que el agua cumple el papel del campode Higgs. "En la arena seca, uno puede correr rápido, perosi uno tiene agua hasta las rodillas, la carrera se hace máslenta y difícil. Si el agua nos llega hasta el cuello, el avancees más lento todavía. Cuanta más agua, más pesado se vuelveuno. El campo de Higgs sería como el agua que frena laspartículas".

Hay cuatro fuerzas en la naturaleza y el modelostandard de la teoría cuántica, tiene que ver con tres deellas. Estas son: el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte, y la fuerza nuclear débil. (La gravedad, la cuarta fuerza, no es parte delmodelo standard. La llamada "teoría unificada" es laque también toma bajo consideración a la gravedad. Todas estasfuerzas son transportadas por partículas subatómicas. (Porejemplo, el electromagnetismo está llevado por los fotones). Una partícula, por lo tanto, esindicadora de un campo, y la partícula de Higgs no es unaexcepción a esta regla, explica Lederman.

"Si pudiéramos encontrar las partículas de Higgs ennuestros súper microscopios llamados aceleradores departículas, podríamos estudiar sus propiedades y estaríamosrealmente en camino de explicar el Big Bang y cómo evolucionóel Universo", continúa Lederman.

Partir partículas

Fermilab accelerator - blue
Parte del acelerador de partículas
imagen: Fermilab

Esto es exactamente lo que los investigadores han estadointentando en los últimos diez años. Pero la detección delbosón de Higgs es difícil porque primero hay que liberarlo delcampo de Higgs y luego detectarlo en la pequeña fracción desegundo que existe antes que el bosón decaiga transformándoseen otras partículas.

Para ello, los investigadores del famoso laboratorio departículas CERN, en Suiza, y el Fermi Lab de losEstados Unidos, utilizan un acelerador de partículas. "Unacelerador de partículas es una máquina similar a unmicroscopio que produce una enorme cantidad de energía en unespacio muy pero muy pequeño", explica Lederman. "Debidoa esta enorme cantidad de energía, se producen partículas y unopuede estudiarlas. Al estudiarlas, aprendemos cómo funciona elmundo".

Hace unos meses, los científicos del CERN creyeron haberdetectado trazas de lo que podrían ser los bosones deHiggs, mediante el LEP (Large Electron Positron Collider). Pero losresultados no fueron concluyentes y el LEP fue cerrado ennoviembre para dar paso a lo que será el colisionador máspotente del mundo, el LHC (LargeHadron Collider). Sin embargo, el LHC recién empezará afuncionar en el 2005.

Hasta entonces, la búsqueda del bosón de Higgs quedará enmanos del Fermilab, que tiene un acelerador de partículasllamado Tevatron. Si bien no es tan poderoso como elLHC, es el único en el mundo capaz de detectar las partículasde Higgs, lo que bien podría lograrse antes que el LHC comiencea funcionar.

Cualquiera sea el aparato que finalmente detecte a los bosonesde Higgs en los próximos años, la última pieza delrompecabezas de la teoría standard habrá quedado puesta en sulugar. Sin el bosón de Higgs, el modelo standard no estácompleto porque no puede predecir con exactitud lo que ocurre conlas partículas a muy altas energías y tampoco toma en cuenta lagravedad.

El bosón de Higgs no es sólo el "pegamento" queunifica el modelo standard, sino que también ayudaría a probarotras teorías de la física. La teoríade la supersimetría, por ejemplo, supone la existencia deuna "pareja" para cada partícula. Esto significa quehabría por lo menos dos veces la cantidad de partículas que losfísicos conocen hasta el momento. Como el bosón de Higgs, estaspartículas serían pesadas y sólo serían detectables por lanueva generación de aceleradores, como el Tevatron y el LHC.Así también, la detección del bosón de Higgs ayudaría aprobar la teoría de cuerdas, que unifica todas lasfuerzas, incluyendo la gravedad.

De este modo, el bosón de Higgs sería la puerta paraexplicar cómo funciona el universo. Lederman se hace eco delsentimiento de muchos físicos cuando dice que el hallazgo de lapartícula de Higgs será "una gran cosa".

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