El año en que dios se hará partícula

El año que viene, por estas fechas, la mayor parte de los físicos de partículas estarán ilocalizables; puede que estén inmersos en grandes celebraciones, o quizás permanezcan ensimismados en complejos cálculos. A finales de 2012, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ya habrá descubierto si la partícula más tímida de la historia de la física, el bosón de Higgs, existe realmente, o si hay que reformular las predicciones de la física teórica que otorgan a esta partícula dios el papel fundamental de dotar de masa a las demás partículas elementales.
No es el único experimento que podría cambiar la historia de la física. Los proyectos MINOS, en EEUU, y el T2K, en Japón, tratarán de confirmar si los veloces neutrinos han hecho pedazos la teoría de la relatividad general al viajar más rápido que la luz, tal y como sugería el pasado septiembre otro experimento en el CERN.
2012 intentará también responder a una tercera pregunta clave en la historia de la ciencia. ¿Existe vida en Marte? El mejor robot de exploración que se ha enviado nunca al planeta rojo, Curiosity, aterrizará en agosto con decenas de experimentos a bordo que tratarán de buscar algún signo de vida pasada o presente en el planeta. Entre ellos, y por primera vez, el robot contiene un proyecto español, la miniestación meteorológica REMS, que medirá la temperatura, el nivel de humedad y la radiación solar de Marte. Los descubrimientos de Curiosity serán claves para la reunión que sellará, a finales de año, el futuro del proyecto ExoMars, el más importante de la Agencia Espacial Europea (ESA) en la próxima década. Los gestores de la ESA decidirán si la crisis aún permite enviar una sonda al planeta en 2016 y un robot de exploración, el primero hecho en Europa, en 2018.
Quizá haya más probabilidades de que Marte sea habitable que de que la Tierra pueda seguir siéndolo durante mucho más tiempo. Dos cumbres climáticas, la de Río de Janeiro en junio y Qatar en diciembre, tratarán de solventar el fiasco de la cita de Durban y recuperar el debate sobre si la sostenibilidad del planeta es compatible con el necesario crecimiento económico que tratan de impulsar la mayor parte de los gobiernos occidentales, a costa, en muchos casos, de la degradación de los países en desarrollo.
Una de las claves de esa recuperación económica será el desarrollo de la creciente industria tecnológica, que basa sus esperanzas en los modernos ultrabooks, en las aplicaciones en la nube de internet y en el nuevo Windows 8. Pero todas las miradas estarán posadas sobre Tim Cook, el consejero delegado de Apple tras la muerte de Steve Jobs. El iPhone 5 y el iPad 3 serán las dos pruebas que deberá pasar Cook para demostrar que su compañía es capaz de sobrevivir al hombre que se convirtió en icono tras reinventar la informática, la telefonía móvil y la música digital. 

Peter Higgs: el hombre detrás del nombre de la "partícula de dios"

Hace tres años, cuando el Gran Colisionador de Hadrones se puso en marcha en el Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés), pocas personas fuera de ese campo habían oído hablar de Peter Higgs.

Pero a medida que los expertos creían haber vislumbrado el esquivo Bosón de Higgs, la partícula que lleva su nombre, el profesor se hacía famoso en todo el mundo.

Este científico octogenario ha esperado pacientemente a que el mundo conozca sus ideas.
Su teoría sobre la existencia de la elusiva partícula -o bosón- surgió en 1964, en un momento de inspiración mientras caminaba en los montes Cairngorms, en Escocia, Reino Unido. Sobre el tema escribió dos artículos.
El segundo fue rechazado inicialmente por la revista Physics Letters, lo cual lo molestó.
Más tarde dijo que claramente no lo habían entendido, pero poco después el texto apareció en la Physical Review Letters, otra importante publicación científica.

Sin protagonismo

A principios de 1970 el nombre de Higgs estaba asociado a trabajos académicos y conferencias sobre las teorías que él y equipos de Bélgica y Londres habían estado investigando de manera independiente.
Y la partícula objeto de estudios adquirió el nombre de Higgs.

Un ex colega, Profesor Emérito de la Universidad británica de Oxford, Ken Peach, recuerda que regresaban de una conferencia en la que sus colegas científicos se referían constantemente a Peter Higgs: "Vi a Peter en el salón de café y le dije:" Oye, Peter, eres famoso".
Su reacción fue contenida, con una sonrisa tímida.
"Peter es un hombre sencillo, y creo que por muchos años se sintió un poco avergonzado por la atención que recibía. Creo que con el tiempo se ha ido acostumbrando", añade el profesor Peach.
Sin embargo, no se ha acostumbrado del todo.
El periodista científico Ian Sample, autor de "A la caza de la Partícula de Dios", dice que Higgs rehúye al protagonismo.
"Todavía a veces se retuerce cuando alguien menciona el bosón de Higgs en su presencia", asegura.
"A veces alude a 'la partícula que lleva mi nombre' en tono de disculpas pues su nombre se ha aplicado a algo que es realmente el resultado del trabajo de muchas personas".

Nuevas teorías

Peter Higgs nació en Newcastle, en el norte de Inglaterra, en 1929. Su padre era un ingeniero de sonido de la BBC.
Cuando su familia se mudó a la ciudad de Bristol, él resultó ser un estudiante brillante en la escuela secundaria de Cotham, en la que ganó premios... excepto en la asignatura de Física.
Pero un día, en una reunión aburrida, un nombre famoso en el tablero de honor de exalumnos, le llamó la atención: el del Premio Nobel de física Paul Dirac.

"Peter no se conformaba con ir a clases y aprender lo que los profesores enseñaban", dice Ian Sample.
"Se empezó a interesar en Dirac y en cuáles eran los problemas de la física en ese momento".
Así, Higgs se inclinó por la física e ingresó en el King's College de Londres, donde estudió las nueva opciones teóricas.
Su compañero de estudios Michael Fisher -ahora profesor en la Universidad estadounidense de Maryland- recuerda que Higgs sobresalió en su primer examen sobre estas nuevas opciones.
"Por lo que recuerdo analizó un problema de la mecánica cuántica basado en un artículo que se había publicado recientemente. ... e hizo un mejor trabajo con el problema que se creó para él en el examen de tres horas que el autor del artículo científico original", rememora.
Higgs se graduó con honores en 1950, y solicitó un puesto de profesor en el King's College, pero fue su amigo Michael Fisher, quien consiguió el trabajo, por lo que se dirigió a Escocia.

Solo

"Como investigador de 31 años de edad, en la Universidad de Edimburgo, la gente lo tachaba de chapado a la antigua, ya que estaba trabajando en algo que se veía como fuera de moda", dice Ian Sample.
"Era un tipo de física que la gente consideraba que no iba a ninguna parte, pero él pensaba: 'Ellos no lo entienden como yo, y creo que es algo que vale la pena desarrollar"', añade.
"Él estaba muy solo en esa tarea, y de no haberla desarrollado no habría ocurrido lo que ocurrió y nunca hubiéramos oído hablar de él".

Fuera de los círculos académicos, sin embargo, Higgs no era muy conocido.
Durante los siguientes 20 años, el científico continuó escribiendo y enseñando, pero experimentó dificultades tanto en su vida profesional como personal. Se casó, pero se separó de su esposa unos años después del nacimiento de sus dos hijos.
Y algunos amigos sentían que Peter Higgs no lograba el tipo de impacto que se podría esperar de un científico de su calibre.
"Yo no diría que era tímido, sino que se retraía por el bien de su propia carrera", dice el profesor Michael Fisher.
"Podría decir que, de haberse expuesto más, habría sido más conocido mucho antes".
Peter Higgs se retiró de la Universidad de Edimburgo en 2006, y observó la evolución en el CERN desde la distancia, sin un televisor o una computadora. Rara vez contestó el teléfono, a pesar de mantenerse al día a través de las revistas especializadas.
Higgs inspira a una nueva generación de físicos como Victoria Martin, quien fue su alumna en Edimburgo, y quien estaba con él cuando el personal de la universidad de esa ciudad se reunió para ver el anuncio en el CERN sobre la posible identificación de la partícula de Higgs.
"Yo estaba sentada frente a él, y parecía muy satisfecho con la noticia. Probablemente yo estaba más emocionada, pero él era discretamente feliz", expresa.
Y casi 50 años después de que se rechazara la publicación del artículo sobre lo que sería conocido como el Bosón de Higgs, el profesor Ken Peach observa una grata coherencia en el hecho de que el laboratorio más grande del mundo trate de demostrar lo que Peter Higgs sabía que era correcto desde el principio.
"Algo que yo señalaría sobre Peter es su total coherencia", explica.
"Su necesidad de entender cómo funciona el universo es consistente con el deseo de asegurarse de que el universo sea un lugar apto y digno para vivir", concluye.

Una partícula 'maldita'

¿Qué es el bosón de Higgs?
Es una partícula elemental e indivisible que, por ahora, sólo existe en la teoría. Fue descrita en 1964 por tres grupos de físicos, entre ellos el británico Peter Higgs, que le dio nombre.
¿Por qué debe existir?
El bosón de Higgs es la última partícula que falta por descubrir para confirmar el modelo estándar, que clasifica los tipos de partículas indivisibles que existen en el universo en dos: fermiones y bosones. Los primeros son unidades mínimas que al unirse forman los protones, neutrones y electrones de un átomo. Los bosones, a su vez, transmiten fuerzas que mantienen unida la materia. Por ahora se han observado las 16 partículas que componen el modelo estándar. Todas, excepto dos tipos de bosones, tienen masa aunque no se sabe por qué. La partícula número 17, el bosón de Higgs, es la presunta responsable.
¿Cómo funciona el bosón?
El origen de la masa de las partículas no se debe al bosón, sino al campo que lleva asociado. Cuando las diferentes partículas lo atraviesan ofrece a cada una resistencia. Un quark encuentra más resistencia que un electrón, por ejemplo, debido a que interactúa más con el campo de Higgs. Conseguir encontrar el bosón de Higgs equivale a demostrar que existe el campo asociado. Esto permitiría explicar cómo las partículas elementales obtuvieron su masa fracciones de segundo después del Big Bang, lo que a su vez les permitió componer un universo con materia, planetas y vida.
¿Cuándo se encontrará?
Tal vez nunca. El LHC es la única máquina que puede hallarlo. Su método es colisionar hadrones. Estas partículas subatómicas están compuestas por quarks, partículas elementales descritas en el modelo estándar. Los hadrones se unen para formar protones y el LHC los dispara a casi la velocidad de la luz para generar big bangs en miniatura. De estos impactos surgen otras partículas elementales. La inmensa mayoría ya ha sido descubierta y sus propiedades cuadran a la perfección con lo predicho en el modelo estándar. A finales de 2020 el LHC habrá acumulado unos 1.000 billones de colisiones. Entre todas ellas habrá unas pocas que permitirán decir si el higgs existe o no. Será el comienzo de un nuevo reto, ya que habrá que averiguar si las propiedades de esta nueva partícula son las que se esperan de ella.
¿Por qué se le llama 'partícula dios'?
Si hay un tema que cause más interés que el bosón de Higgs es su apodo. Se debe al libro divulgativo de Leon Lederman La partícula Dios: si el universo es la pregunta, ¿cuál es la respuesta?'. El propio Higgs explicó que Lederman no es el culpable del mote, que indigna a muchos científicos y aficionados por sus connotaciones religiosas. Lederman quería llamarlo la partícula maldita (goddamn', en inglés), algo que no gustó a su editor, que acortó el término a 'god'.

¿Ahora sí encontraron los científicos la partícula de Dios?

El descubrimiento del bosón de Higgs -llamado también "partícula de Dios"-, sería sin lugar a dudas el descubrimiento científico del siglo hasta ahora.

Podría decirse que sería el mayor descubrimiento desde que Crick y Watson descubrieron la estructura del ADN cerca de 60 años atrás. Este martes investigadores del Large Hadron Collider (LHC), el mayor acelerador de partículas del mundo, dirán qué tan cerca están de ese descubrimiento cuando presenten los resultados de dos de los experimentos en la búsqueda de Higgs.

Una cosa es segura, los investigadores no tendrán todos los datos que necesitan para hacer una declaración definitiva de que han descubierto la partícula subatómica. Pero en el escenario más optimista podrían estar muy cerca.
Y hasta podrían sentir "en sus huesos" que la han encontrado, pero en privado. No lo llamarían descubrimiento en público.
El bosón de Higgs es una partícula subatómica responsable de dar a todas la demás partículas su masa. Por lo tanto es crucial para nuestra comprensión del Universo.
Existen dos experimentos para encontrar a Higgs de dos maneras completamente separadas: el Atlas y el CMS. Cada uno está buscando una señal de su presencia entre los miles de millones de colisiones que se están produciendo en cada uno de los experimentos. De forma gráfica aparecería como una pequeña punta en medio de todos los datos.

Saltar de alegría

En este punto, cualquier punta que vieran podría ser una anomalía estadística y desaparecer con el tiempo mientras más información está siendo reunida en la siguiente ronda de colisiones que empieza el próximo año. Es por ello que nadie querrá decir que han descubierto la partícula Higgs en esta etapa, aun cuando encontrasen una punta tentadora en los gráficos.
A comienzos de marzo dispondrán de suficiente información para saber con certeza si la partícula existe o no, y en ese momento es cuando el descubrimiento o no-descubrimiento será oficial.

Pero existe un gran "pero". Si el martes ambos experimentos encuentran un gran pico en el mismo lugar y ese lugar es donde esperaban encontrar a Higgs, la tentación de saltar de alegría será irresistible hasta para el más desapasionado de los científicos.
En este escenario, el profesor Rolf Heuer, director del Cern (la organización que dirige el LHC), estará obligado a decir que no es un descubrimiento definitivo.
Es probable que diga que tenemos fuertes indicios de la existencia de la partícula y que espera que esto sea confirmado en 2012. Pero Heuer y sus colegas no pueden hacer ninguna otra declaración pública, por si estos picos se hacen más pequeños con el comienzo de la siguiente serie de colisiones.

Otros dos escenarios

Es posible que ningún experimento encuentre ninguna señal en el rango donde se espera descubrir a Higgs. Esto también es increíblemente interesante. De hecho es mucho más interesante que encontrarla.
Esto sería una muy fuerte señal de que, en contra de la predicción del llamado Modelo Standard de la física actual, Higgs no existe.
De nuevo, los científicos del LHC tampoco podrán descartarlo con seguridad. Pero, en sus corazones sabrán que en unos pocos meses una parte importante de nuestra actual teoría de la física acerca de las partículas irá a la basura.

Entusiasmo

En este caso también el profesor Heuer y sus colegas harán piruetas en la intimidad de sus oficinas.
La tercera posibilidad y la más ambigua es si los resultados de cada experimento son sustancialmente diferentes. En ese caso deberemos esperar hasta marzo para saber si Higgs existe o no.
El significado del descubrimiento de la partícula no puede ser exagerado. Una vez que los científicos sepan si existe pueden empezar a estudiar en detalle y descubrir si hay diferentes tipos de bosones de Higgs. Y más importante aún, los teóricos de la física podrán descartan varias alternativas al Modelo Standard y avanzar en él tratando de desarrollarlo aún más.

A pesar de lo exitoso que el Modelo Standard ha sido, aun no abarca la gravedad. Ni tampoco brinda una razón sobre por qué hubo un exceso de materia sobre la antimateria después del Big Bang, permitiendo al Universo tener existencia. La teoría da cuenta de sólo el 4% del Universo -la materia normal- y el resto, en forma de materia oscura y energía oscura, queda por ser explicado.
Sin embargo, si la existencia de la partícula de Higgs es descartada, la vida se vuelve más interesante. Ya que significa que la piedra angular que sostiene al Modelo Standard no existe, pavimentando el camino para nuevas y más exóticas teorías.
Pase lo que pase el martes, el descubrimiento o no-descubrimiento de la partícula de Higgs marcará sólo el fin del comienzo de un nuevo capítulo en la física.
Así cómo nuestra comprensión del universo y nuestro lugar en él fue alterado al conocer la estructura del átomo y las ecuaciones espacio-tiempo de Albert Einstein, los descubrimientos de los próximos 50 años serán, sospecho, aún más importantes.

Expectación sobre la partícula de Higgs en el acelerador LHC

La caza del bosón de Higgs, objetivo número uno del gran acelerador de partículas LHC, junto a Ginebra, podría estar acercándose al final, y con éxito, aunque los físicos todavía no parece que puedan cantar victoria de modo rotundo y definitivo. El Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha anunciado una conferencia para el próximo martes en la que los responsables de los dos grandes detectores, Atlas y CMS, presentarán los análisis de los datos obtenidos en los últimos meses de colisiones de partículas en el LHC. Se ha levantado mucha expectación en la comunidad científica al respecto y tanto Atlas como CMS se mantienen herméticos respecto a los resultados que van a presentar, pero muchos esperan que se anuncie que el Higgs está acorralado, aunque no se tengan aún los datos acumulados necesarios para afirmar que ha sido descubierto.
El director del CERN, Rolf Heuer, ha comunicado a todo el personal del CERN que esos nuevos resultados suponen "progresos significativos" en la búsqueda del bosón de Higgs, pero que efectivamente no son suficientes como para afirmar su existencia o descartarla. Son análisis de bastantes más datos que los presentados este verano.
En la conferencia del martes, a primera hora de la tarde, la portavoz de Atlas, Fabiola Gianotti expondrá los últimos resultados de este detector y a continuación lo hará el portavoz de CMS, Guido Tonelli, con el otro. Tras las dos presentaciones, de media hora cada una, en el auditorio central del CERN, habrá otra hora de debate entre los físicos del laboratorio.
El bosón de Higgs está predicho en la teoría de física de partículas pero nunca se ha visto en un experimento y su importancia reside en que permitiría explicar por qué tienen masa las partículas que la tienen, completando el Modelo Estándar que describe las partículas elementales y las interacciones entre ellas. Los especialistas afirman que el LHC es suficientemente potente para descubrirlo o para descartar su existencia. De cualquier modo será un gran descubrimiento.

El enigma del bosón de Higgs tendrá solución el próximo año

Ser o no ser. Esa es la cuestión que los científicos que trabajan en el LHC resolverán en 2012 sobre la existencia de la ya mítica partícula de Dios. "Podemos resolver la pregunta de Shakespeare sobre el bosón de Higgs a finales del próximo año", afirmó ayer el director general del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), Rolf Heuer, en la presentación de los resultados obtenidos durante el último año por el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés).
La presentación de sus logros, durante el congreso internacional Europhysics que se celebra en Grenoble (Francia), se realizó después de que el viernes los dos grupos científicos que pugnan por dar con el bosón (ATLAS y CMS) aseguraran tener acorralada a esta partícula, tras haber registrado "intrigantes eventos" físicos que podrían ser "rastros de una señal del Higgs". Después de un decepcionante falso positivo del equipo ATLAS el pasado abril, los dos grupos trataron de ser prudentes y defendieron que harían falta todavía meses de trabajo y muchos más datos para poder anunciar un positivo.
Ayer, el director general del CERN anunció confiado que 2012 será el año clave de la física, dado que el LHC "está funcionando extremadamente bien": o se dará con el bosón de Higgs o se descartará por completo su existencia. Cualquiera de los dos resultados "sería un descubrimiento", aseguró Heuer, quien reclamó "paciencia". Y añadió: "Lo sabemos todo sobre el bosón de Higgs, excepto si existe". Si los investigadores dan con el bosón, quedaría probado el Modelo Estándar, un corpus teórico que ha funcionado como piedra angular de la física de partículas durante las últimas décadas.

El origen del universo

Por contra, si descartaran la existencia de esta partícula los científicos que estudian los cien millones de colisiones de protones que se producen cada segundo en el LHC, habría que replantear muchas de las teorías que pretenden explicar la deriva que tomó el universo tras el Big Bang. Según la formulada por Peter Higgs hace cinco décadas, el bosón es el motivo por el que determinadas partículas que componen el universo obtuvieron masa, permitiendo que este tenga la apariencia y características actuales. Ningún experimento ha logrado probar esta conjetura.
Curiosamente, dos días después de que llegara el anuncio de los investigadores del LHC, un portavoz de su rival en EEUU, el Tevatron, explicaba a la BBC que ellos también estaban cercando al Higgs. "Podría estar surgiendo una imagen de entre la niebla", aseguró enigmático Stefan Söldner-Rembold, portavoz del DZero, uno de los dos equipos que tratan de dar con el bosón en el Tevatron. Söldner-Rembold aseguró que sus indicios estaban llegando de la misma "zona de búsqueda" que los eventos registrados por el LHC.
Sin embargo, la revista Nature ponía en duda ayer en uno de sus blogs esta filtración del Tevatron, asegurando que sus trabajos estaban lejos de esa "zona de búsqueda". Además, citaba a Rob Roser, jefe del CDF, grupo rival del DZero, negando que sus contrincantes tuvieran nada. El Tevatron cerrará sus puertas en septiembre por falta de financiación, y sus investigadores aprovechan estos meses para ofrecer resultados impactantes.

Publico

Una mina de lápiz basta para estudiar la 'partícula de Dios'

Tras destaparse como el material más duro que se conoce, granjear un Nobel en 2010 al primer equipo que lo aisló con cinta adhesiva y ser el favorito a protagonizar la próxima revolución tecnológica, el grafeno acaba de dar una nueva sorpresa. Según un equipo de físicos españoles, esta fina capa de carbono con el grosor de un átomo puede desvelar nuevas claves sobre el comportamiento del bosón de Higgs, la llamada partícula de Dios para cuya caza se ha construido el experimento más grande y caro de la historia, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de Ginebra.
No es que este material, que se puede extrae del grafito del que está hecha la mina de un lápiz con cinta adhesiva y mucha paciencia, contenga la esquiva partícula. Pero si esta existe, su comportamiento sería muy similar al del grafeno. Por ello el material podría usarse como modelo para estudiar la esquiva partícula, según explicaban recientemente tres investigadores del CSIC en la revista Physiscal Review Letters.
"La manera en la que el grafeno forma arrugas es muy similar a la que describe el comportamiento teórico del Higgs", explica Pablo San-José, investigador del Instituto de Estructura de la Materia y coautor del estudio. Al igual que el agua, que puede ser vapor o líquido, el Higgs tiene dos estados. Uno es de altísima energía y sucedió hace más de 13.500 millones de años, justo después del Big Bang. Ese es el estado que intenta reproducir el LHC haciendo chocar protones a casi la velocidad de la luz para cascarlos y estudiar su interior. Su esperanza es que las colisiones a energías similares a las del Big Bang desvelen la existencia de esta partícula elemental que explicaría por qué la materia tiene masa.
El segundo estado es de baja energía, según San-José. "El Higgs estuvo en su estado de alta energía cuando el universo era aún muy pequeño y caliente, pero después pasó de este estado alto a uno bajo, como una condensación repentina de vapor en agua líquida", detalla.

Mundos paralelos

Ese bajón sucede también en el grafeno cuando se arruga respecto a su fase plana, aunque salvando las distancias. El grafeno se mueve en el mundo nanométrico. En un centímetro caben 10 millones de capas de grafeno. La escala del Higgs es 100 millones de veces menor, el mundo de las partículas elementales que son los componentes más pequeños de ese átomo de carbono que es a su vez la columna vertebral del grafeno. También las energías son muy diferentes, una necesita la potencia de un Big Bang, mientras que el grafeno se arruga "en la palma de la mano", según San-José.
Aún así, las matemáticas que describen ambos procesos son casi idénticas. "Para buscar el Higgs sólo podemos usar máquinas de altas energías como el LHC, pero el grafeno nos puede enseñar cómo funciona ese proceso de condensación del Higgs, si es que existe", señala el investigador. Una posibilidad es que el grafeno emule lo que sucede a escalas mucho más pequeñas de la materia, como en un juego de muñecas rusas. Pero también hay otras explicaciones. "Puede haber varios mecanismos compitiendo en la producción de ese efecto", advierte Pablo Jarillo-Herrero, un investigador que trabaja desarrollando nuevas aplicaciones del grafeno en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (EEUU).

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La crisis vence a la 'partícula de Dios' en EEUU

La falta de dinero debida a la crisis económica pondrá un final abrupto a una de las carreras más fabulosas de la física. El Gobierno de Estados Unidos anunció ayer que tendrá que apagar en septiembre su acelerador de partículas, el Tevatron, debido a la cruda realidad presupuestaria que vive el país.
La máquina fue el colisionador de partículas más potente del mundo y, desde 2008, estaba esprintando para competir con el LHC de Ginebra, el actual líder indiscutible de la física de altas energías, por atisbar el bosón de Higgs. Se trata de la mítica partícula de Dios, predicha por los teóricos hace más de 40 años y de la que nadie ha visto siquiera su sombra. De existir, sería la pieza final de un puzzle que lograría poner en orden perfecto los componentes más pequeños del átomo. También explicaría por qué este periódico y cualquier otra cosa hecha de materia tiene peso.

Renuncia

Con casi un cuarto de siglo a las espaldas, el Tevatron tenía previsto echar el cierre en septiembre de este año. Pero las averías en el LHC desde su inauguración en 2008 hasta este año justificaban un sprint final hasta 2014 para el acelerador estadounidense, según varios estudios realizados desde el Tevatron y el Departamento de Energía de Estados Unidos (DoE, en inglés), que financia el experimento.
Pero al final los criterios económicos se han impuesto a los científicos. "El actual clima presupuestario es muy duro y no se han encontrado más fondos", lamenta el DoE en una carta dirigida al jefe de uno de los paneles de expertos que recomendaron mantener vivo al Tevatron tres años más, hasta 2014.
Acosado por la necesidad de apretarse el cinturón, el Gobierno de EEUU se rinde a la superioridad del LHC. "Dada la actuación del LHC hasta la fecha, parece probable que este acelerador descarte la existencia del bosón de Higgs o lo descubra antes de finales de 2012", añade la carta.
El Tevatron, que ha sido el acelerador más potente del mundo durante dos décadas, terminará sus días el 30 de septiembre, cuando su anillo de más de seis kilómetros de largo deje de alojar colisiones a casi la velocidad de la luz entre materia y antimateria en forma de protones y antiprotones. La máxima potencia de choque sucede a un teraelectronvoltio. Estos días, el LHC alcanza ya los siete y puede llegar hasta 14 cuando funcione a pleno gas.
El Tevatron nunca hubiera podido detectar el Higgs, pero sí descartar su existencia, lo que aguaría la fiesta al LHC. Por eso los 20 países europeos que lo gestionan han decidido operar hasta 2012 en un intento de desanimar al Tevatron a seguir compitiendo más allá de 2011. El anuncio oficial, previsto para este mes, sonará a bravuconada innecesaria, pues la crisis ya se ha encargado de tumbar al Tevatron. Sus dueños aún no saben qué sucederá con él, ni con los cien trabajadores que lo operan, debido a la parálisis de las cuentas públicas en Estados Unidos.
"Aún no sabemos cuál es nuestro presupuesto para este año, pues todavía no han sido aprobados y hasta ahora funcionamos mes a mes", confiesa Stuart Henderson, actual director de aceleradores de Fermilab, el laboratorio que alberga el Tevatron. Los responsables de este centro, a unos 70 kilómetros al este de Chicago, ya se olían el actual tijeretazo y contrataron a Henderson para planear el cierre y la transición a otros proyectos.
"Es triste ver terminar este experimento, pero cuando llegan las nuevas máquinas, las viejas deben desaparecer", sentenciaba ayer Mel Shochet, un profesor de Física de la Universidad de Chicago que trabajó desde 1976 en la construcción del detector CDF del Tevatron, una especie de microscopio de 5.000 toneladas y cinco pisos de altura diseñado para cazar nuevas partículas elementales que surgen de los choques entre protones y antiprotones.

Desequilibrio perfecto

En 1995, el detector en el que trabajó Shochet aportó una prueba clave en el camino hacia el Higgs. Sus imanes observaron el quark cima, una de las partículas elementales cuya existencia predice el modelo estándar, la teoría que también anuncia la aún dudosa existencia de la partícula de Dios. Como el anillo estadounidense trabaja con protones y antiprotones, también pudo calcular la superioridad de la materia sobre la antimateria que hace posible la existencia de tierra, estrellas, planetas, vida...
Alargar la vida del Tevatron hubiera costado 130 millones de dólares (unos 100 millones de euros) hasta 2014, señala Shochet, que también es el jefe del grupo de expertos del Gobierno que había recomendado la extensión hasta 2014. A él iba dirigida la carta del DoE que anunció el final del experimento. Tras el apagón y el análisis de los datos generados en 2011, que puede llevar dos años más, el físico usará el detector ATLAS, una de las joyas de última generación que contiene el LHC y que es dos veces más alto que el CDF. "Todo programa tiene su fin y al menos hemos generado gran cantidad de resultados excelentes", se consuela el físico.
"El cierre es muy decepcionante, pero esto no es el final del Tevatron", asegura Stefan Söldner-Rembold, portavoz del DØ, el otro gran detector del acelerador estadounidense. Este físico de la Universidad de Manchester (Reino Unido) ya trabaja a caballo entre el Tevatron y el LHC. "La mitad de los investigadores de DØ [unos 600] irá a trabajar al LHC", asegura, pero advierte de que el acelerador estadounidense podría morir matando. El Tevatron no tiene suficiente potencia para ver el Higgs, pero sí para demostrar que no existe con un 95% de seguridad. Si lo logra antes de septiembre, el LHC se precipitará a un vacío teórico "mucho más excitante", opina Söldner-Rembold.
Ese vacío podría ser el de la supersimetría. Significaría que cada partícula tendría una supercompañera desconocida hasta ahora. Como consecuencia aparecerían cinco Higgs, dos con carga y otros tres neutros. "Lo más interesante no sería confirmar lo que predice la teoría, sino encontrar algo no esperado", opina Söldner-Rembold.
La decisión de Estados Unidos desplaza el epicentro geográfico de la física de partículas, pero no a sus cerebros. Desde su comienzo, ambos aceleradores han contado con colaboradores en todo el mundo. En DØ trabajan expertos de 18 países y en el LHC hay unos 1.600 científicos estadounidenses.
La relación entre ambos es la de dos hermanos que intentan llegar primero a casa después del colegio. Si no estuviera el otro, no correrían. "La búsqueda del Higgs es muy compleja y es importante que haya una competencia sana", opina Dmitri Denisov, que trabaja en el experimento DØ. "Con el cierre del Tevatron la búsqueda va a perder picante", opina.
Denisov no tiene planes más allá del Tevatron. "Ahora nos toca hacer todo lo que podamos con los datos que generemos este año", señala. Si el LHC cuenta con una potencia siete veces superior, el Tevatron cuenta con una base de datos mucho más copiosa, pues lleva cascando protones más de dos décadas. Esa ventaja y su supuesta mayor sensibilidad para rastrear el bosón en masas bajas son sus dos últimas bazas antes del final de la partida. "Si el bosón no existe, aún podemos ser los primeros en demostrarlo", se consuela Denisov.

Un cuarto de siglo desentrañando la materia

1983
Se completa la construcción del Tevatron en el Fermilab, en la localidad de Batavia, Illinois. Su coste fue de 120 millones de dólares de la época.
1987
Comienza a utilizarse como colisionador de protones y antiprotones.
1993
La Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos designa el sistema criogénico del Tevatron como lugar de interés histórico internacional. En su momento, era el sistema de refrigeración más grande del mundo.
1995
El Tevatron descubre el quark top, una de las partículas elementales que componen los hadrones, como los protones y neutrones del núcleo atómico.
2004
El Tevatron detecta el terremoto que origina el tsunami en el Índico.
2006
Se identifican dos clases de bariones sigma, un tipo de partículas formadas por combinación de quarks.
2010
Los detectores captan los terremotos de Haití y Chile.
2011
Se anuncia su cierre definitivo para finales de septiembre.

No sólo de trufas vivirá el LHC

El delegado científico de España en el consejo de 20 países europeos que gestionan el LHC, Carlos Pajares, desdramatiza la obsesión por encontrar el bosón de Higgs con un chiste. En su opinión, la atención prestada a esa partícula es a veces tan exagerada como la de los dos amigos que van al monte a buscar trufas. "De repente uno de ellos dice: ¡mira, Patxi, me he encontrado un Rolex! Y el otro se vuelve y le contesta: oye, Gorka, ¿estamos a por trufas o no estamos a por trufas?", bromea Pajares.
El físico asegura que, antes de finales de 2012, el LHC habrá determinado si existe el bosón en todos los rangos de masa, pero no se deben olvidar muchos otros resultados posibles. Señala, por ejemplo, que el LHC podría dar con la misteriosa energía oscura que compone el 73% del universo. Los recientes experimentos del LHC, justo antes de su cierre invernal, también han sido muy fructíferos respecto al llamado plasma de quarks y gluones que invadió el universo justo después del Big Bang. En ese momento sucedió el triunfo de la materia sobre la antimateria que hace posible el universo tal como lo conocemos hoy, pero se ignora cómo era aquella sopa a billones de grados. El LHC, señala Pajares, ha confirmado ahora que ese fluido era mucho menos viscoso de lo que habían predicho experimentos anteriores.

Publico

¿Y si la 'partícula de Dios' nunca ha existido?

Fuente: Publico.
En junio del año pasado, en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), a las afueras de Ginebra, los físicos afilaban las armas listos para el comienzo inminente de la cacería del bosón de Higgs. La escurridiza partícula de Dios, bautizada así por el investigador Leon Lederman, debía aparecer entre las colisiones provocadas por el acelerador LHC. Su hallazgo explicaría por qué los objetos tienen masa, y los responsables aspirarían al Nobel.
Entonces, en la cafetería del CERN, el investigador del Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC) Celso Martínez explicaba que incluso los borradores de los artículos que se iban a publicar con el descubrimiento estaban ya escritos. "Sólo les faltaría añadir las masas detectadas en los experimentos y las gráficas, y estarían listos", decía.
En septiembre, pocos días después de su puesta en marcha, la descomunal máquina, que ha costado más de 3.000 millones de euros y ha sido creada para atrapar al diminuto bosón, se averió. El LHC no volverá a estar operativo hasta el próximo septiembre.
El traspié de la apuesta del CERN ha dado una nueva oportunidad al viejo Tevatron para alcanzar la gloria. El acelerador de Fermilab (Illinois, EEUU) iba a quedar obsoleto tras el arranque de LHC, pero con él parado ha vuelto a tener posibilidades de meterse en la carrera por encontrar la primera huella de la partícula divina. "Las probabilidades de que descubramos el higgs es muy buena, 90% si estamos en el rango alto de masas", afirmó en una conferencia en febrero Dimitri Denisov, portavoz de uno de los experimentos de Tevatron. "Tenemos una muy buena oportunidad de registrar indicios del higgs antes de que lo haga el LHC", aseguró. Junto a él se sentaba Lynn Evans, director del convaleciente LHC.
Acorralar al bosón de Higgs
La semana pasada, los responsables del acelerador estadounidense anunciaban que habían logrado restringir el rango de masas en el que se podía encontrar el higgs. El Modelo Estándar (ME) [el marco teórico que describe cómo se relacionan entre sí las partículas que componen la materia] y los experimentos previos situaban a la partícula divina en un rango energético de entre 114 y 185 GeV (gigaelectronvoltios). Los nuevos resultados reducen el límite superior de la búsqueda a 157 GeV. La cacería se complica. Con una masa en torno a los 170 GeV, los responsables de Fermilab calculaban sus posibilidades de éxito en más del 95%. Con un higgs más ligero, Pier Oddone, director de Fermilab, reducía sus opciones a un optimista 50%.
El descubrimiento se vuelve más difícil por el método de detección de este tipo de partículas. Su captura no es directa. Para conocer las características de muchas partículas subatómicas, inexistentes en estado natural desde poco después del Big Bang, se deben recrear las condiciones energéticas que rodearon el gran estallido. Para ello se hacen chocar partículas (en el caso de Tevatron, protones y antiprotones) entre sí. En esos choques de alta energía se generan partículas que se desintegran en una fracción de segundo.
Para conocer los tipos de partículas producidas, es necesario que los físicos analicen los escombros que quedan atrapados en sus detectores tras la colisión. Así, como un detective que estudia la escena del crimen, podrán decir quién estuvo allí a través de las huellas que hayan dejado en forma de muones, fotones u otras partículas. En el rango alto de masas, los vestigios del higgs hubieran destacado con mayor facilidad frente al fondo de residuos inútiles que se generan en cada colisión. En el rango bajo, entre 115 y 160 GeV, discriminar entre el higgs y los residuos se vuelve mucho más complicado.
Partícula excluida
Alberto Ruiz Jimeno, director del Grupo de Altas Energías del Instituto de Física de Cantabria (UC-CSIC), que ha participado en el proyecto que restringió la masa en la que puede encontrarse el higgs, aclara que Tevatron no puede observar las partícula con el nivel de precisión necesario para considerarlo un descubrimiento. Lo que sí podría llegar a hacer es descartar su presencia en caso de que no existiese con un 95% de certeza, según Ruiz Jimeno. "Si se excluyese en toda la zona de masas no se podría demostrar el ME ni los modelos más próximos", añade.
Cambiar los objetivos
En la conferencia junto a sus colegas estadounidenses, Evans reconoció el contratiempo que supondría que Tevatron arrebatase el hallazgo del higgs al LHC. "El problema es que el LHC se ha vendido como algo construido para [capturar] el higgs", dijo. No obstante, añadió: "Hay un amplio espectro de física que se va a investigar con el LHC y que Tevatron no puede hacer".
El investigador de la Universidad de Oviedo, Javier Cuevas, que ha colaborado en los últimos hallazgos realizados en EEUU, no considera problemático que el higgs del Modelo Estándar sea excluido. "El higgs es un mecanismo propuesto para explicar por qué las partículas tienen masa, pero hay otros muchos mecanismos propuestos por los teóricos", indica Cuevas. "Hay que extender el ME, porque ya hay algunas cuestiones que hay que responder más allá de lo que se tiene ahora aparte del higgs", señala.
Los investigadores que se preparan para la puesta en marcha del LHC en septiembre ya están adaptando su plan de trabajo para buscar el higgs en los lugares aún no descartados por Tevatron. El espacio en el que se oculta la partícula divina se reduce, pero aún hay margen para creer que existe.

Los físicos estrechan el cerco a la partícula que origina la masa

Fuente: La Vanguardia.

Es la partícula más deseada por los físicos y más odiada por el resto de la población. La que hace exclamar "¡oh, no, otro kilo de más!" cuando uno se sube a una báscula. Y la que debe hacer cuadrar toda la teoría de la física de partículas.

Es el bosón de Higgs, la partícula que origina la masa. Sin embargo, pese a que miles de científicos están dedicando los mejores años de sus carreras a buscarlo, el higgs, como le llaman los físicos en la intimidad, se ha resistido a dejarse ver por ahora.

Ayer el laboratorio Fermilab de EE.UU. presentó los datos de sus últimos esfuerzos para cazar el higgs en el acelerador de partículas Tevatron, el más potente del mundo en la actualidad. Resultado: el higgs se ha escapado de nuevo. Pero estos nuevos datos estrechan el cerco a la huidiza partícula, ya que restringen el número de lugares donde puede esconderse –o, dicho más técnicamente, restringe el rango de masas en que puede encontrarse–.

"Son resultados muy importantes", destaca Matteo Cavalli, director del Institut de Física d'Altes Energies (IFAE), centro que ha participado en la investigación del Tevatron. "Nos aclaran dónde tenemos que buscar el higgs, que es la pieza que nos falta para completar lo que llamamos el modelo estándar", es decir, la teoría que explica el mundo de las partículas elementales como los quarks o los electrones. ¿Y si el higgs tampoco aparece allí? "En ese caso, nuestra teoría se vendrá abajo y la física se volverá aún más interesante".

Los resultados presentados ayer indican que la partícula no debe tener una masa situada entre 157 y 181 GeV/c 2. [No se dejen impresionar por esta unidad que parece tan complicada; si recuerdan la famosa ecuación de Einstein E = mc2, la masa (m) puede expresarse como energía (GeV) dividida por la velocidad de la luz al cuadrado (c 2].

Un experimento anterior realizada en el acelerador LEP del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) en Ginebra había descartado que el higgs pueda tener una masa inferior a 114 GeV/c 2. Y, por razones teóricas de física cuántica, tampoco puede tener una masa superior a 185 GeV/c 2. Esto deja dos rangos en los que es más probable que esté oculto: en las franjas de 114-157 y 181-185 GeV/c 2 (aunque hay que advertir que hay una probabilidad baja, pero no nula, de que siga estando por debajo de 114 o en la franja 157-181).

"En estos momentos hay una clara sensación de carrera entre los aceleradores Tevatron de Estados Unidos y LHC de Ginebra por encontrar el higgs", explica Mario Martínez, director de los grupos del IFAE que trabajan en ambos aceleradores. Por ahora sólo se han analizado un tercio de los datos que se espera recoger en el Tevatron hasta el 2010, lo que alimenta las esperanzas de los científicos que trabajan allí de desenmascarar el higgs. El LHC tiene la ventaja de que generará energías mayores, pero aún no ha empezado a producir datos a causa de una avería que sufrió el pasado septiembre. El plan de trabajo actual prevé que los primeros datos del LHC lleguen en el último trimestre de este año.

"No sabemos qué utilidad práctica tendrán estas investigaciones –reconoce Cavalli–, pero estamos seguros de que tendrán alguna importante": ¿Cómo están tan seguros? "Porque es lo que ocurre con la física. Cuando se descubrió la antimateria, nadie sabía para qué serviría, y hoy se utiliza para diagnosticar enfermedades con escáneres de PET; cuando se descubrió el láser, que es un fenómeno cuántico, tampoco se sabía para qué serviría y hoy tiene un sinfín de utilidades...". Y recuerda las palabras de lord Faraday en el siglo XIX cuando el ministro William Gladstone le preguntó para qué servía la inducción electromagnética que había descubierto: "¡señor, pronto podrá cobrar impuestos por esto!".