EL BOSÓN DE HIGGS

INTRODUCCIÓN

El hallazgo se produjo el pasado 4 de julio de 2012 en medio de una gran expectación científica. Y, aunque tiene un elevadísimo grado de fiabilidad, está aún pendiente de una mayor definición que aclare de si se trata del bosón del campo de Higgs, o de otro tipo de bosón.

Esta partícula fue planteada por Peter Higgs como una hipótesis hace más de 40 años. Para ello, el físico británico no necesitó nada más que un lápiz y papel. Pero su contenido es clave para explicar cómo otras partículas elementales -aquellas que no están compuestas de partículas más pequeñas, como electrones o quarks- obtienen su masa.

En realidad, si se trata del esperado bosón de Higgs, confirmaría lo que los expertos llaman la rotura espontánea de la simetría. Para que funcione el Modelo Estándar, las leyes físicas deben cumplir una simetría que permite el orden que hay en la naturaleza y que sigue principios muy básicos. Pero tiene un problema: para que eso sea cierto los cuerpos no deben tener masa y eso está en flagrante contradicción con lo que observamos en el Universo.

Por ese motivo, Peter Higgs predijo la existencia de un mecanismo que se puede describir como un campo invisible presente en todos y cada uno de los rincones del universo. Ese campo es precisamente el que hace que las partículas que lo atraviesan tengan masa. El bosón de Higgs es el componente fundamental de ese campo, de la misma manera que el fotón es el componente fundamental de la luz. Es el intermediario presente en todas partes del universo que hace que las partículas tengan masa, el cemento que permite a otras partículas elementales como los quarks organizarse y formar cuerpos como los electrones, neutrones y protones que componen el átomo, y por tanto la materia. Varias décadas después de la brillante propuesta del físico de Reino Unido, la comunidad internacional se gastaba 4.000 millones de euros para construir un laboratorio de partículas capaz de generar suficiente energía como para producir bosones de la misma forma que surgieron poco después del Big Bang que formó el Universo. Así nació el CERN de Ginebra, como una gran instalación científica y técnica cuyo objetivo principal era dar con la partícula más buscada por la Física. El bosón de Higgs era la última pieza que faltaba por demostrar para validar el Modelo Estándar en el que se basa la física de partículas. Y todo indica que ya se ha encontrado.

DESARROLLO

El bosón de higgs representa una gran importancia ya que podría contener la respuesta a la siguiente cuestión: ¿cómo decide la naturaleza a qué partículas les asigna masa y a cuáles no? Todas las partículas elementales que forman la materia (seis leptones y seis quarks) tienen masa. Sin embargo otras como el protón, responsable de la fuerza electromagnética, no tienen masa. La presencia o ausencia de masa podría venir dada por el bosón de Higgs, cuya existencia se propuso en los años sesenta. "Confirmar la existencia del bosón de Higgs en el modelo estándar supondría haber comprendido el mecanismo por el cual las partículas adquieren masa, un mecanismo que en su versión más simple predice la existencia de -al menos- un bosón que cuando interacciona con las otras partículas (quarks, leptones y otros bosones), hace que estas adquieran masa", explica Teresa Rodrigo, investigadora del Instituto de Física de Cantabria que participa en los experimentos del CERN.

Para explicar por qué unas partículas tienen masa y otras no, el físico británico Peter Higgs (y simultánea pero independientemente, también Francois Englert, Robert Brout, Gerald Guralnik, Dick Hagen y Tom Kibble) postuló en los años 60 del siglo XX un mecanismo que se conoce como el "campo de Higgs". Al igual que el fotón es el componente fundamental de la luz, el campo de Higgs requiere la existencia de una partícula que lo componga, que los físicos llaman "bosón de Higgs". El campo de Higgs sería una especie de continuo que se extiende por todo el espacio, formado por un incontable número de bosones de Higgs. La masa de las partículas estaría causada por una especie de "fricción" con el campo de Higgs, por lo que las partículas más ligeras se moverían por este campo fácilmente mientras que las más pesadas lo harán con mayor dificultad.

La confirmación o refutación de la existencia del bosón de Higgs es uno de los objetivos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el mayor y más potente acelerador de partículas del mundo que opera la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) en la frontera franco-suiza, cerca de Ginebra (Suiza). En el interior del anillo del acelerador del CERN colisionan protones entre sí a una velocidad cercana a la de la luz. Según los cálculos los bosones de Higgs deberían producirse en choques frontales entre protones de energías del orden de 20 TeV. Al fin y al cabo, cuanto mayor sea la energía de las partículas que chocan más

...