En qué se parecen el bosón de Higgs y una fan de Justin Bieber

¡Es como la melaza (la masa residual de la fabricación del azúcar de caña)! ¡Pero un poco como el aire! ¡Y también se comporta como las fanáticas de Justin Bieber!

Todos se refieren al  bosón de Higgs , aunque no hay una metáfora perfecta para describir qué es y cómo funciona.

Sabemos que esta partícula es responsable del hecho de que la materia —es decir, la cosa de la que estamos hechos— tenga masa. Más allá de eso, los físicos deben ser creativos.

Los científicos del Consejo Europeo de Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés) anunciaron este miércoles  que descubrieron una nueva partícula con los atributos del bosón de Higgs , una partícula que nunca había sido detectada, pero que debía existir para que las teorías actuales sobre el universo fueran válidas.

"Es una enorme celebración y todos están increíblemente emocionados por haberlo encontrado, pero de ninguna manera es una gran sorpresa", dijo el destacado físico teórico, Nima Arkani-Hamed, del Instituto para Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey, Estados Unidos.

De hecho, Arkani-Hamed dijo que estaba "completamente seguro" de que encontrarían el bosón de Higg y que hubiera apostado su salario anual por ello.

Sin embargo, para el público no suena tan sencillo y quedan dudas sobre  qué es este bosón . La teoría es que todo en nuestro universo existe en un campo de Higgs, el cual es uniforme en todas partes. Se necesita una tremenda cantidad de energía para estimular lo suficiente al campo y con ello detectar al bosón de Higgs. Si los bosones de Higgs estuvieran flotando libremente, no necesitaríamos un colisionador de 10,000 millones de dólares para detectarlos, explica Arkani-Hamed.

¿Cómo podemos visualizarlo?

Imagina que todos estamos inmersos en un baño como de melaza, dijo el físico Brian Greene, de la Universidad de Columbia, a principios de este año. A medida que los electrones se mueven a través del baño experimentan una resistencia que corresponde a la masa. “En cuanto a la partícula Higgs en sí, en realidad es la pepita más pequeña de esa sustancia tipo melaza”, dijo.

Martin Archer, un físico del Colegio Imperial, en Londres, lo explica de manera diferente: compara el fenómeno con Justin Bieber inmerso en una multitud de niñas adolescentes que harían cualquier cosa por estar cerca de él. Si trata de moverse a través de ellas, lo hacen ir más despacio, y su velocidad disminuye mientras más atraídas estén a él. “Creemos que hemos encontrado a estas adolescentes”, dijo a CNN este miércoles.

De manera similar, si el universo es como una fiesta, las personas que son relativamente desconocidas pasarán a través de la sala rápidamente, mientras que las personas más populares son frenadas por sus amigos, quienes corresponden a los bosones de Higgs.

Está bien. Y ¿qué hay sobre detectar los bosones de Higgs? Imagina que quieres saber si hay aire en la habitación donde estás parado, dice Arkani-Hamed. Si hay un piano en la habitación y escuchas que alguien lo toca, debe haber aire, porque el sonido necesita aire para viajar. Puedes pensar en el campo Higgs como aire.

¿De dónde viene?

No es que una partícula haya aparecido repentinamente y dijera: "Hola, soy el bosón de Higgs; perdón por llegar tarde". Se necesitan más datos para determinar qué significan exactamente los resultados presentados.

Los científicos tuvieron que  buscar el rastro de la partícula en el Gran Colisionador de Hadrones , que opera en un túnel de 27 kilómetros bajo la frontera entre Francia y Suiza. Esta máquina de 10,000 millones de dólares aplasta protones juntos con una energía sin precedentes para buscar rastros de partículas nunca antes vistas y otras pistas sobre los misterios pendientes del universo.

Los resultados anunciados este miércoles fueron casi exactamente lo que los físicos esperaban: el bosón de Higgs parece ser entre 125 y 126 veces la masa de un protón y tiene otras propiedades consistentes con la teoría principal.

Pero hay algunos aspectos que no coinciden con las expectativas. El número que representa la velocidad a la que la partícula es producida y desintegrada parece ser entre 1.5 y dos veces demasiado grande. Esto bien podría ser una anomalía estadística que desaparecerá a medida que más resultados se obtengan en el Gran Colisionador de Hadrones este año. O podría significar que habrá cosas nuevas en la física que hay que explicar.

“Ciertamente añade mucho a la diversión”, dijo Arkani-Hamed.

Por supuesto, los descubrimientos siempre se hacen de una forma desordenada y los resultados habrían parecido más sospechosos si hubieran sido más ordenados, dijo.

Los físicos especulan que  al principio el universo era extremadamente  caliente y no estaba lleno con un campo de Higgs. Éste se formó a medida que el universo se enfrió, cambiando las fases al igual que el agua se solidifica en hielo. Sin embargo, no hay evidencia directa de esto.

¿Qué más podría revelar el Gran Colisionador de Hadrones?

Aunque Arkani-Hamed confía en el bosón de Higgs, está menos seguro de que el Gran Colisionador de Hadrones  confirme la supersimetría . Esta es una teoría en la que Arkani-Hamed trabaja personalmente. La idea básica es que cada partícula tiene una “superpareja” con propiedades similares en una dimensión cuántica. Es posible que los científicos vean evidencia de estas dimensiones extra en el colisionador. La supersimetría incluso podría modificar aspectos del bosón de Higgs.

Los científicos también esperan que con  el CERN surjan nuevos conocimientos sobre los principios del universo  y quizá incluso obtener indicadores de materia oscura, una misteriosa sustancia invisible que se piensa que estuvo involucrada en la formación de las galaxias.

El Gran Colisionador de Hadrones continuará operando hasta finales de 2012. Luego será encendido en 2014, después de un cierre de dos años con su energía total de 14 eV (electronvoltios).

“Sería una sorpresa extra y maravillosa si vemos física nueva en la producción del Higgs”, dijo Arkani-Hamed.

Y aquí está una analogía que Arkani-Hamed y sus colegas odian: el bosón de Higgs como la partícula de Dios. Ese nombre vino porque  Leon Lenderman, según reportes, quería llamar a su libro The Goddamn Particle  (La partícula maldita). Pero lo acortó a The God Particle (La partícula de Dios), un término íntimamente vinculado con el bosón de Higgs.