El catedrático Francisco Fernández. Foto: DICYT.
Ha sido una de las noticias del día y no sólo dentro de la Ciencia. El hallazgo de una nueva partícula con muchas probabilidades de ser el bosón de Higgs ha ocupado tiempo y espacio en los medios de comunicación y ha sido lo más comentado en Twitter durante horas. La razón es que el trabajo del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) presentado ayer se acerca mucho a un descubrimiento que comprobaría de forma experimental las teorías que soportan la Física actual. En la Universidad de Salamanca, el catedrático de Física Nuclear Francisco Fernández es uno de los mayores expertos en esta materia y ha valorado este gran avance.
"Es un espaldarazo para la Física porque ratifica el Modelo Estándar de las partículas elementales, ya que supone el descubrimiento experimental de una partícula que ya estaba predicha por la Física teórica", ha explicado Francisco Fernández. En ese sentido, seguramente Peter Higgs, el autor que enunció la teoría hace décadas, "sea el más contento".
¿Por qué es tan importante el hallazgo que han presentado por los científicos del CERN? La existencia del bosón de Higgs es un elemento esencial para entender las partículas subatómicas de las que está compuesta la materia. Los átomos que la integran se pueden dividir entre el núcleo, formado por protones y neutrones, y los electrones, que orbitan a su alrededor. Protones y neutrones se pueden dividir en partículas más pequeñas, llamadas quarks, mientras que los electrones, hasta donde se sabe, son indivisibles. Sin embargo, teniendo en cuenta que los quarks y los electrones comparten esta categoría de partículas elementales, los científicos no se explican por qué tienen masas diferentes, siendo los electrones mucho más ligeros.
Para explicarlo, en 1964 Peter Higgs propuso que toda la materia debía estar rodeada de un campo con el que interacciona. Como los electrones interactuarían muy poco con ese campo, tendrían una masa muy pequeña, mientras que los quarks interactuarían de una forma muy fuerte y, por lo tanto, tendrían una masa mayor. Una analogía que utilizan algunos científicos y divulgadores es que dentro del agua los peces más pesados nadan de forma más lenta y los más pequeños lo hacen de forma más rápida.
Comprobar esta teoría ha sido una de las misiones del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) del CERN, ubicado cerca de Ginebra, en Suiza. Esta gran infraestructura científica subterránea mide 27 kilómetros en forma de círculo y permite realizar dos acciones fundamentales para hallar nuevas partículas: generar una gran energía y detectar las huellas de la existencia de nuevas partículas.
Aunque "ya el año pasado se habían detectado señales de la existencia de una nueva partícula, había muy pocas estadísticas al respecto", indica el investigador de la Universidad de Salamanca. Sin embargo, tras muchos experimentos realizados, en la presentación de hoy ya se ha estimado un nivel de confianza estadística de 5 sigma (superior al 99,99994%). Por eso, Francisco Fernández considera que lo más probable es que pronto presenciemos un nuevo anuncio sobre el hallazgo del bosón de Higgs con el 100% de seguridad. En cualquier caso, los investigadores aún tienen que anunciar su masa, su carga y su forma de desintegrarse, asegura.
"Es un espaldarazo para la Física porque ratifica el Modelo Estándar de las partículas elementales, ya que supone el descubrimiento experimental de una partícula que ya estaba predicha por la Física teórica", ha explicado Francisco Fernández. En ese sentido, seguramente Peter Higgs, el autor que enunció la teoría hace décadas, "sea el más contento".
¿Por qué es tan importante el hallazgo que han presentado por los científicos del CERN? La existencia del bosón de Higgs es un elemento esencial para entender las partículas subatómicas de las que está compuesta la materia. Los átomos que la integran se pueden dividir entre el núcleo, formado por protones y neutrones, y los electrones, que orbitan a su alrededor. Protones y neutrones se pueden dividir en partículas más pequeñas, llamadas quarks, mientras que los electrones, hasta donde se sabe, son indivisibles. Sin embargo, teniendo en cuenta que los quarks y los electrones comparten esta categoría de partículas elementales, los científicos no se explican por qué tienen masas diferentes, siendo los electrones mucho más ligeros.
Para explicarlo, en 1964 Peter Higgs propuso que toda la materia debía estar rodeada de un campo con el que interacciona. Como los electrones interactuarían muy poco con ese campo, tendrían una masa muy pequeña, mientras que los quarks interactuarían de una forma muy fuerte y, por lo tanto, tendrían una masa mayor. Una analogía que utilizan algunos científicos y divulgadores es que dentro del agua los peces más pesados nadan de forma más lenta y los más pequeños lo hacen de forma más rápida.
Comprobar esta teoría ha sido una de las misiones del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) del CERN, ubicado cerca de Ginebra, en Suiza. Esta gran infraestructura científica subterránea mide 27 kilómetros en forma de círculo y permite realizar dos acciones fundamentales para hallar nuevas partículas: generar una gran energía y detectar las huellas de la existencia de nuevas partículas.
Aunque "ya el año pasado se habían detectado señales de la existencia de una nueva partícula, había muy pocas estadísticas al respecto", indica el investigador de la Universidad de Salamanca. Sin embargo, tras muchos experimentos realizados, en la presentación de hoy ya se ha estimado un nivel de confianza estadística de 5 sigma (superior al 99,99994%). Por eso, Francisco Fernández considera que lo más probable es que pronto presenciemos un nuevo anuncio sobre el hallazgo del bosón de Higgs con el 100% de seguridad. En cualquier caso, los investigadores aún tienen que anunciar su masa, su carga y su forma de desintegrarse, asegura.
Avalar otros modelos
Sin embargo, este éxito del CERN no significa que la Física de partículas o el trabajo en el LHC se detengan, sino más bien todo lo contrario. En el momento en el que se confirme que se trata del bosón de Higgs, con toda la información necesaria, "la partícula puede avalar otras teorías y modelos, como la supersimetría". Esta teoría asegura que existen dos tipos de partículas, los bosones y los fermiones (entre ellos estarían los quarks y los leptones, englobando estos últimos a los electrones, entre otros) y que cada una de las partículas va emparejada a una del otro tipo, es decir, que un bosón siempre iría acompañado de un fermión. No obstante, la existencia del bosón de Higgs también "cerrará las puertas a otras líneas de investigación, porque en Física existen muchísimas teorías", comenta el experto.
Hablando en términos más generales, conocer mejor la Física de partículas ayudará también a desentrañar los misterios de la llamada materia oscura, que representa la mayor parte del Universo, pero de la que apenas se sabe nada. El hallazgo presentado ahora no tiene una relación directa con este asunto, pero el LHC, a través del descubrimiento de nuevas partículas, sí que puede avanzar en este conocimiento.
Aportación española
Francisco Fernández valora también la aportación española a este gran paso de la Ciencia a través de la contribución al CERN. "En este tipo de experimentos colectivos lo que encontramos son personas integradas en grandes equipos y no se puede decir que la aportación española haya sido decisiva, pero sí significativa", comenta. Uno de los aspectos más importantes es que los dos detectores de los experimentos, el CMS y el ATLAS, que encontraron los restos de la nueva partícula, tienen una parte que ha sido construida en el Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), del Ministerio de Economía y Competitividad.
En el caso de Salamanca, "nuestro grupo trabaja en Física de partículas, pero no está directamente relacionado con este descubrimiento", indica Francisco Fernández. Sin embargo, en estos campos de la Ciencia todo está interconectado, así que posiblemente en el futuro el bosón de Higgs sí influya en las líneas de investigación de su equipo, según ha explicado.
La próxima versión de internet podría salir del CERN
Si todos estos conceptos de la Física teórica se llevan a un terreno práctico, el experto reconoce que las aplicaciones del hallazgo están lejos de ser inmediatas. "Descubrir esta partícula no servirá para salvar vidas, pero supone parte del aporte continuo de conocimiento para las tecnologías", afirma. En este sentido, "siempre pongo el ejemplo de la Fórmula 1, porque muchos de los avances que hoy incorporan los coches utilitarios se probaron hace muchos años en las carreras".
Al hilo de las lejanas aplicaciones prácticas de este tipo de investigación y teniendo en cuenta que requiere un enorme presupuesto en un contexto de crisis económica, Francisco Fernández considera que siempre se puede pensar en optimizar los recursos, pero nunca en que la Ciencia se pare. Por eso, recuerda que "internet se gestó en el CERN porque los científicos necesitaban comunicarse" y opina que "probablemente la próxima versión de internet también salga de las necesidades del CERN".
Sin embargo, este éxito del CERN no significa que la Física de partículas o el trabajo en el LHC se detengan, sino más bien todo lo contrario. En el momento en el que se confirme que se trata del bosón de Higgs, con toda la información necesaria, "la partícula puede avalar otras teorías y modelos, como la supersimetría". Esta teoría asegura que existen dos tipos de partículas, los bosones y los fermiones (entre ellos estarían los quarks y los leptones, englobando estos últimos a los electrones, entre otros) y que cada una de las partículas va emparejada a una del otro tipo, es decir, que un bosón siempre iría acompañado de un fermión. No obstante, la existencia del bosón de Higgs también "cerrará las puertas a otras líneas de investigación, porque en Física existen muchísimas teorías", comenta el experto.
Hablando en términos más generales, conocer mejor la Física de partículas ayudará también a desentrañar los misterios de la llamada materia oscura, que representa la mayor parte del Universo, pero de la que apenas se sabe nada. El hallazgo presentado ahora no tiene una relación directa con este asunto, pero el LHC, a través del descubrimiento de nuevas partículas, sí que puede avanzar en este conocimiento.
Aportación española
Francisco Fernández valora también la aportación española a este gran paso de la Ciencia a través de la contribución al CERN. "En este tipo de experimentos colectivos lo que encontramos son personas integradas en grandes equipos y no se puede decir que la aportación española haya sido decisiva, pero sí significativa", comenta. Uno de los aspectos más importantes es que los dos detectores de los experimentos, el CMS y el ATLAS, que encontraron los restos de la nueva partícula, tienen una parte que ha sido construida en el Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), del Ministerio de Economía y Competitividad.
En el caso de Salamanca, "nuestro grupo trabaja en Física de partículas, pero no está directamente relacionado con este descubrimiento", indica Francisco Fernández. Sin embargo, en estos campos de la Ciencia todo está interconectado, así que posiblemente en el futuro el bosón de Higgs sí influya en las líneas de investigación de su equipo, según ha explicado.
La próxima versión de internet podría salir del CERN
Si todos estos conceptos de la Física teórica se llevan a un terreno práctico, el experto reconoce que las aplicaciones del hallazgo están lejos de ser inmediatas. "Descubrir esta partícula no servirá para salvar vidas, pero supone parte del aporte continuo de conocimiento para las tecnologías", afirma. En este sentido, "siempre pongo el ejemplo de la Fórmula 1, porque muchos de los avances que hoy incorporan los coches utilitarios se probaron hace muchos años en las carreras".
Al hilo de las lejanas aplicaciones prácticas de este tipo de investigación y teniendo en cuenta que requiere un enorme presupuesto en un contexto de crisis económica, Francisco Fernández considera que siempre se puede pensar en optimizar los recursos, pero nunca en que la Ciencia se pare. Por eso, recuerda que "internet se gestó en el CERN porque los científicos necesitaban comunicarse" y opina que "probablemente la próxima versión de internet también salga de las necesidades del CERN".