Cómo el bosón de Higgs cambió la comprensión del universo y destruyó la vida de su descubridor

El logro del Gran Colisionador de Hadrones fue una aventura que comenzó en 1964, cuando el físico británico Peter Higgs publicó una teoría que predecía que el bosón debía existir.

Según el propio Higgs, esta fue la «única buena idea» que tuvo en su vida, e inicialmente pensó que su teoría no era más que cálculos inútiles.

Pero lo que sucedió es que la partícula que teorizó, y que el Gran Colisionador probó, revolucionó nuestra comprensión de nuestro universo.

Esta «buena idea» le valió el Premio Nobel de Física de 2013 e, irónicamente, arruinó su vida, dice.

En 2022, han pasado diez años desde que el Gran Colisionador descubrió el bosón de Higgs.

BBC News Mundo, el servicio en español de la BBC, habló con dos expertos sobre cómo esta partícula ha ayudado durante una década a responder dos de las grandes preguntas de la humanidad: ¿De dónde venimos y de qué estamos hechos?

Durante mucho tiempo se pensó que los átomos eran la partícula más elemental de todas.

Luego aprendimos que estos átomos en realidad están formados por partículas más pequeñas: los protones y neutrones que forman el núcleo de un átomo y los electrones que orbitan alrededor de ese núcleo.

Pero hoy sabemos que incluso estos protones y neutrones pueden descomponerse en partículas aún más pequeñas.

En total, se descubrieron 17 partículas fundamentales que, al interactuar entre sí por la influencia de fuerzas, conforman todo el universo tal como lo conocemos.

Este conjunto de 17 partículas y fuerzas se conoce como el Modelo Estándar.

Estas partículas se dividen en dos grandes familias: fermiones y bosones.

fermiones – Son los bloques de construcción del universo, como piezas de bloques de construcción que, dependiendo de cómo se combinen, forman diferentes átomos. Hay 12 fermiones, divididos en seis quarks y seis leptones. En otras palabras: toda la materia tal como la conocemos está formada por grupos de quarks y leptones. O en general, todo lo que vemos está formado por fermiones.

bosones Son las partículas que transportan las fuerzas que hacen que los fermiones interactúen. En total, hay cinco tipos de bosones, cada uno de los cuales porta las fuerzas fundamentales que hacen reaccionar a la materia:

1 – Gluon, que contiene la fuerza fuerte que mantiene unidos a los quarks

2 y 3 – Bosón W y bosón Z, que llevan la fuerza débil, que conduce a la disolución del núcleo de un átomo y la formación de otro átomo.

4 – Fotones que transportan la fuerza electromagnética.

También existe la fuerza más famosa de todas, la gravedad.

Resulta que la gravedad, a nivel subatómico, es tan débil que su efecto puede ignorarse en gran medida, por lo que no forma parte del modelo estándar.

Así, tenemos el modelo estándar casi perfecto: la familia de los fermiones interactúa con la familia de los bosones para formar el universo.

Pero todavía necesitamos incluir el quinto bosón.

Ya hemos visto 12 fermiones y 4 bosones, que son 16 partes de 17 partes en el modelo estándar.

Solo falta la parte que completa el modelo: el bosón de Higgs.

Es necesario responder a una pregunta clave: ¿De dónde obtienen su masa las partículas como los quarks y los leptones?

La respuesta es el llamado campo de Higgs, un entorno invisible que impregna todo el universo e impregna de masa a las partículas que viajan en él.

En este campo de Higgs se encuentran los bosones de Higgs, que dispersan masa en las partículas que componen la materia.

«El descubrimiento del bosón de Higgs ha demostrado que hay algo extraño en lo que todos estamos inmersos, y esto se conoce como el campo de Higgs», le dijo a BBC Mundo Frank Close, profesor emérito de física teórica en la Universidad de Oxford. Noticias.

“Así como los peces necesitan sumergirse en el agua, nosotros necesitamos el campo de Higgs”, dice Close, autor del libro. Escurridizo: cómo Peter Higgs resolvió el rompecabezas de bloques.

En 1964, Peter Higgs fue uno de los primeros en teorizar sobre la existencia de este campo y el primero en predecir que debería haber una partícula asociada a este campo.

Pero solo en 2012, gracias al Gran Colisionador de Hadrones, fue posible notar que esta partícula, ahora llamada bosón de Higgs, existe fuera del alcance de la teoría.

Para Saúl Noé Ramos Sánchez, investigador del Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México, el hito del descubrimiento del bosón de Higgs se puede describir en tres puntos:

1. Esto nos permitió conocer más a fondo las partículas elementales de las que estamos hechos.

“Por fin se entienden todas las partículas que componen nuestros átomos, incluidas sus relaciones con otras partículas”, dice Ramos Sánchez.

dos. Se encontró una partícula diferente a todas las demás

El bosón de Higgs no es como los electrones o los protones y es el responsable de ciertas reacciones que conducen al conocimiento de la masa de estas partículas.

En otras palabras, el bosón de Higgs es la pieza básica que nos dice por qué otras partículas se ven como son.

3. La teoría más precisa posible hasta la fecha se ha realizado

Ramos Sánchez sostiene que el Modelo Estándar es «la teoría más precisa que tiene la humanidad» hasta la fecha.

Close tiene una opinión similar: “Con algunas excepciones, explicas muy bien todo lo que vemos”, dice el profesor.

Los expertos coinciden en que, tras el histórico 4 de julio de 2012, aún no se han producido grandes descubrimientos relacionados con la física de partículas.

Algunos experimentos recientes en el Gran Colisionador de Hadrones y en Fermilab, otro acelerador de partículas ubicado en los EE. UU., están dando pistas de lo que podría ser una nueva partícula o una nueva fuerza, aún desconocida.

Si se confirma, el Modelo Estándar será cuestionado.

Sin embargo, los resultados de estos ensayos aún no son concluyentes.

“Después del descubrimiento del bosón de Higgs, el Modelo Estándar se volvió más sólido que cualquier otra cosa”, dice Ramos Sánchez.

Pero también hay muchas preguntas que el Modelo Estándar no puede responder.

No explica, por ejemplo, qué es la materia oscura, un componente misterioso que constituye el 27% del universo.

Tampoco explica por qué hay más materia que antimateria en el universo, o por qué la expansión del universo se está acelerando.

El otro gran vacío es que no puede incorporar la fuerza de la gravedad.

Se han generado teorías para muchos de estos misterios, pero aún no hay una respuesta definitiva.

Sin embargo, nada de esto significa que el modelo estándar esté equivocado, dicen los expertos.

«Ojalá estuviera en una crisis», dice Close. “Si fuera en una crisis, eso nos daría pistas para construir una gran teoría que explicaría todo esto. El problema” con el Modelo Estándar es que funciona muy bien. Sabemos que no es la teoría definitiva, pero es una descripción completa de todo lo que se nos ha ocurrido hasta ahora».

Según Claus, que entrevistó a Higgs para su autobiografía, el físico afirma que el bosón es «la única buena idea» que ha tenido.

De hecho, Higgs inicialmente pensó que su descubrimiento sería «completamente inútil», dice Close.

«Pensó que había hecho un simple truco matemático usando lo que teóricamente daría masa a los fotones».

Además, Higgs no fue particularmente prolífico.

Escribió solo 12 estudios en su carrera, y solo tres de ellos, relacionados con el bosón de Higgs, tenían alguna conexión, según Close.

“Tampoco siguió trabajando en ello, y prácticamente no hizo nada más en esa dirección”, explica el profesor. Fueron otras personas, a partir de sus ideas, quienes sumaron conocimientos hasta la construcción del Gran Colisionador.

«Así que es posible que el bosón sea la única buena idea para Higgs, pero me pregunto cuántas buenas ideas tenemos cualquiera de nosotros».

En 1964, Higgs no fue el único que trabajó en la idea de lo que ahora se llama el campo de Higgs.

Al mismo tiempo, otros investigadores han presentado estudios en la misma dirección.

Sin embargo, Higgs fue la única persona que se dio cuenta de que su idea matemática era correcta, es decir, realmente existía en la naturaleza y no era solo un truco para resolver problemas teóricos.

«Si este campo es real, deberíamos poder detectarlo, y la forma de hacerlo debería ser lo que hoy llamamos el bosón de Higgs», explica Claus.

«Higgs fue el único que notó esto, por lo que el bosón recibió el nombre correcto».

Después de que el Gran Colisionador de Hadrones confirmara la existencia del bosón de Higgs en 2012, quedó casi claro para la comunidad científica que el Higgs ganaría el Premio Nobel de Física.

Él mismo sabía que era el favorito para llevarse el premio, así que el 8 de octubre de 2013, cuando se iba a dar el gran anuncio, fue su decisión… irse.

Higgs salió de la casa, tomó un autobús y se refugió en un bar para tomar una cerveza.

En una de sus entrevistas, Claus le preguntó a Higgs sobre el impacto de ganar el Premio Nobel.

La respuesta lo sorprendió: Higgs dijo que el premio había «arruinado mi vida».

El físico explicó: «Terminó con mi existencia relativamente pacífica. No me gusta ese tipo de publicidad, mi estilo es trabajar al margen y, a veces, se me ocurre una idea brillante».

Esto explica por qué Higgs se aisló el día que se anunció el premio, aunque la estrategia tuvo el efecto contrario.

“¿Qué es lo más atractivo para los periodistas?”, pregunta Close. “¿Un tipo que ganó un Premio Nobel y estuvo disponible para entrevistas, o alguien que gana un Premio Nobel y desaparece?”

A partir de 2022, Peter Higgs tiene 93 años, está jubilado y vive en Edimburgo, Escocia. No usa internet y vive en un edificio que no tiene ascensor, lo que requiere que baje 84 escalones para llegar a la calle.

Para Close, esto muestra cómo el escurridizo Peter Higgs, como el famoso bosón que pasó años escondido, y cuando se dejaba ver, cambiaba para siempre el concepto del universo.

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