Esta mañana, en la Conferencia Internacional de Física de
Altas Energías, se han presentado los últimos resultados obtenidos en los
experimentos ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) durante el
2012. El director del CERN, Rolf Heuer, ha afirmado que "hoy es un día muy especial en todos los sentidos".
ATLAS, uno de los dos experimentos del CERN que busca el Bosón de Higgs "ha confirmado la observación de una nueva partícula a un
nivel de 5 sigmas, lo que implica que la probabilidad de error es de una entre
tres millones”.
Los datos del CERN no son todavía concluyentes como para
poder decir que han encontrado la “partícula de Dios”, pero están realmente
cerca. "Hemos encontrado un nuevo bosón con una masa de 125,3 +- 0,6 GeV,
con un grado de consistencia de 4,9 sigma. Estamos de acuerdo con el modelo
estándar en un 95%, pero necesitamos más datos", explicó el portavoz del
experimento CMS, Joe Incandela. "Los resultados son preliminares, pero la
señal de 5 sigma alrededor de 125 GeV que estamos viendo es dramática. Es
realmente una nueva partícula. Sabemos que debe ser un bosón y es el bosón más
pesado jamás encontrado". Para Incandela, "las implicaciones son muy
significativas y es precisamente por esta razón por lo que es preciso ser
extremadamente diligentes en todos los estudios y comprobaciones".
La cantidad de sigmas mide la improbabilidad de obtener un
resultado experimental por azar en lugar de provenir de un efecto real. Por
ejemplo, en el lanzamiento de una moneda al aire, 3 sigmas representarían una
desviación de la media equivalente a obtener 8 caras en 8 lanzamientos seguidos,
y 5 sigmas a obtener 20 caras en 20 lanzamientos.
Si la consistencia es superior a 5 sigmas, la probabilidad es mayor a 99.99994%. Éste el valor que los físicos exigen para considerar un resultado como realmente importante. La probabilidad de que la señal observada sea ruido estadístico es sólo 0.00006%, por lo tanto cualquier resultado con una significancia mayor a 5 sigmas es motivo de celebración. En la literatura científica se usa la expresión “descubrimiento de…” cuando la significancia es igual o mayor a 5 sigmas.
Estamos ante un hecho histórico, el Modelo Elemental de la Física está a punto de completarse, ya que el Bosón de Higgs es el único ingrediente que no se había demostrado experimentalmente. Con los resultados presentados hoy, la existencia del Bosón de Higgs es prácticamente un hecho.
¿Qué es el Bosón de Higgs?
Los físicos han desarrollado una ecuación con muchísimas
variables que funciona perfectamente para todo lo que nos proponemos: el llamado
Modelo Estándar de la Física. Se considera que existen cuatro fuerzas
fundamentales: la de la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear
fuerte (que mantiene unido el interior del núcleo de los átomos) y una cuarta
fuerza conocida como fuerza nuclear débil.
A altas energías, la fuerza nuclear débil y el electromagnetismo se
comportan igual, pero a bajas energías son muy diferentes. La partícula
responsable del electromagnetismo, el fotón, no tiene masa, pero las partículas
responsables de la interacción débil, llamadas bosones W y Z, tienen una masa enorme.
Es decir, a altas energías se comportan igual que el fotón, como si no
tuvieran masa, pero a bajas energías no. Así surgió la pregunta: ¿por qué tienen masa las partículas?
También sabemos que las cosas están hechas de átomos, y que
estos átomos están formados por protones y neutrones (núcleo) y electrones (que
orbitan alrededor del núcleo). Los electrones son partículas elementales (no se
pueden dividir más), pero los protones y los neutrones están formados de unas
partículas más pequeñas que se llaman quarks.
Hay seis tipos distintos de quarks: up (arriba), down (abajo), charm
(encanto), strange (extraño), top (cima) y bottom (fondo).
Pero, ¿por qué un Top
Quark pesa 350.000 veces más que un electrón?
En 1964, el físico británico Peter Higgs propuso que existía
un campo que era el responsable de darle masa a las cosas. Ese campo (llamado Campo de Higgs) está compuesto de una serie de partículas hipotéticas, los bosones de Higgs. El electrón interactúa muy poquito con ese campo
y por eso tiene una masa tan pequeña. El Top
Quark interacciona muy fuertemente con el campo y por eso tiene una masa
mucho mayor.
El Campo de Higgs es sólo una teoría, y para comprobarla
necesitamos encontrar el Bosón de Higgs. Pero no es tan fácil, hay 2 problemas
fundamentales:
- Para generar un Bosón de Higgs, se necesita muchísima
energía. De hecho, se necesitan intensidades de energía similares a las
producidas durante el Big Bang. Por eso se han construido enormes aceleradores
de partículas.
- Una vez producido, el Bosón de Higgs se desintegra muy
rápidamente. Es más, el Bosón de Higgs desaparece antes de que podamos
observarlo. Sólo podemos medir los "residuos" que deja al
desintegrarse.
Para que te hagas una idea, la vida media (en reposo) de
un Bosón de Higgs de 125 GeV es de una
billonésima de billonésima de segundo. Lo que se hace en el LHC es provocar que
muchas partículas choquen entre sí a gran velocidad y ver las huellas que deja
tras de sí el bosón. De momento, las pruebas no han sido lo suficientemente
precisas para encontrarlo pero sí se le ha ido "acorralando", y
estamos ahora más cerca que nunca de probar su existencia.
