NeoFronteras

Bosón de Higgs: el cercano episodio final

Área: Física — Lunes, 21 de Noviembre de 2011

Se aproxima el momento en el que sabremos algo definitivo sobre el bosón de Higgs. Su existencia o inexistencia se conocerá antes de que finalice el año 2012.

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El Higgs ya sólo se puede ocultar en una ventana entre 114 y 141 GeV. Fuente: Nature.

Hawking apostó 100 dólares a que el LHC no encontrará el famoso bosón de Higgs. Y según él esta ausencia significará que la situación es mucho más excitante de lo que se esperaba. Puede que el resultado de esta apuesta ya la sepan, de un modo u otro, algunos físicos del CERN o que, al menos, la sospechen.
Como ya sabemos el bosón de Higgs es la partícula postulada para explicar la ruptura de simetría entre la fuerza electromagnética y la fuerza débil. A cierto nivel de energía esas dos fuerzas son la misma (fuerza electrodébil) y se presentan unificadas en una sola. Pero por debajo de esa energía son diferentes. De hecho los fotones, que son los bosones de la fuerza electromagnética, tienen masa nula, mientras los bosones de la fuerza débil (W y Z) tienen masas elevadas. La simetría se presenta rota.
Para explicar esta ruptura Peter Higgs propuso la existencia de un campo escalar (el que lleva su nombre) que permitía a las partículas adquirir masa. Dependiendo de como de fuerte o débil fuese la interacción con ese campo se adquiría más o menos masa. Este mecanismo se podía extender además al resto de las partículas del modelo estándar. La masa en el modelo estándar original es un dato que se mete desde fuera y que no se desprende de la propia teoría a no ser que se invente algún mecanismo como el de Higgs. Digamos que la interacción de cada una de las partículas con el campo de Higgs hace que cada una adquiera una masa específica dependiendo de la intensidad de esa interacción.
Aunque nadie lo confiesa, la construcción del LHC se realizó en gran parte para descubrir el bosón (o bosones de Higgs, ya que parece que se han ido multiplicando). Hace años se exploraron las energía bajas sin encontrarlo y a energías muy altas no tiene sentido que exista. Mientras tanto, en el Fermilab y en el CERN han ido explorando y excluyendo gamas de energía cada vez más amplias entre esos límites. Ni el experimento ATLAS ni CMS del LHC han encontrado pruebas de su existencia hasta ahora. En un congreso reciente celebrado en París se ha mostrado que se excluye la existencia de dicha partícula entre 141 y 476 GeV.
Ya sólo queda una ventana entre 114 y 141 GeV sin explorar, único reducto en donde el Higgs podía esconderse. Los datos de colisiones del LHC de los últimos meses deben de haber cubierto ya esa ventana, independientemente de lo buena que sea la estadística acumulada.
Cuentan en Nature que Bill Murray es uno de los pocos científicos del CERN que tiene esos datos, ese secreto que nos dirá si hay o no hay Higgs. Frente a la pantalla de su portátil comenta sobre su labor de este verano: “Es realmente interesante mirarlo de nuevo. Pero no, no puedo decirlo…”
Los investigadores esperan recibir los últimos datos en diciembre. Si resulta que el análisis de esos datos es negativo quizás ya vaya siendo hora de reconocer que el Higgs no está, no existe o no se le puede encontrar.
Si hay señales del Higgs puede que se anuncie su existencia en 2012. Otra posibilidad es que sea una partícula compuesta o algo (¿racimos de W?, ¿bosón de Higgs doble?, etc.) que haga el papel del Higgs pero que produzca señales poco claras en los detectores. Entonces se necesitarían más análisis. Si es así se seguirán con las colisiones hasta finales del año que viene, que es cuando se parará el acelerador para actualizarlo y que más tarde pueda funcionar a mayor energía.
Si al final no aparece el Higgs será una pesadilla para los experimentalistas, ya que no tendrían una teoría clara que les guíe en su búsqueda. Sin la unificación electrodébil el Modelo Estándar es incapaz de predecir con precisión cómo son las colisiones en el LHC y no se pueden elaborar predicciones fiables que sean contrastables con los datos que se puedan obtener. En estos experimentos incluso se asumen ciertas propiedades y comportamientos a la hora de diseñar el propio hardware o el software que discrimina el grano de la paja.
En estos tiempos se ha resucitado el Tecnicolor y se han propuesto otras ideas, como la que apunta a que las dimensiones extras del espacio podrían hacer el papel del Higgs (últimamente las dimensiones extras parece que sirven para casi todo), pero ninguna parece gozar de tanto favor entre la comunidad académica como la que tiene o tenía el Higgs.
Puede que el LHC no vaya a crear un agujero negro que se trague la Tierra (algo ridículo por otra parte), sino que quizás se vaya a tragar las teorías de Físicas de Altas Energías al uso. Una situación sin duda interesante desde el punto de vista intelectual, pero una catástrofe desde el punto de vista político-económico. Si es así, va resultar que el bosón de Higgs es al final la “partícula del diablo”.
Desde el punto de vista filosófico y científico puede ser interesante meditar sobre la posibilidad de que después de construir la máquina más grande y poderosa de la humanidad, una máquina muy cara en la que han trabajado cientos de científicos e ingenieros durante muchos años, no se descubra absolutamente nada nuevo. Pero descubrir esa “nada” ya sería todo un logro, pues el conocimiento también se mide por lo que no se sabe, o por lo que se creía saber y que en realidad no se sabía.

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Fuentes y referencias:
Noticia en Nature.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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9 Comentarios

  1. Ramanujan:

    Aunque no se pueden adelantar acontecimientos, si finalmente no apareciera el bosón de Higgs sería una verdadera commoción en el mundo de la Física, pues el modelo estándar se ha construido pensando en su existencia. No obstante, uno de los grandes de la física, el premio Nóbel Steven Weinberg, manifestaba el año pasado en una entrevista en la revista Scientific American,la posibilidad de que la simetría estuviese rota por la existencia de otras interacciones hasta ahora desconocidas y que la partícula de Higgs no existiera, pero en ese caso dichas interacciones deberían ser extraordinariamente intensas, mucho más que la fuerza nuclear fuerte. En todo caso, añadía, que si el LHC no encuentra el Higgs, debería hallar algo que desempeñe la misma función, como el technicolor, pues se puede demostrar que sin ninguna patícula nueva la teoría actual adolece de inconsistencias matemáticas.

  2. lluís:

    Las dimensiones extra son interesantes, precisamente por que explicarían bastantes cosas. Otro estudio reciente, creo que francés, dice que tras volver a verificarse el experimento de OPERA, se encontró que los resultados anteriores sobre neutrinos superlumínicos no son erroneos. Quizás después de todo, esos neutrinos encontraron algun “atajo” en el tiempo. Lo cierto es que nada está claro.

  3. NeoFronteras:

    Los neutrinos no son superlumínicos, tampoco después de repetir el experimento con pulsos cortos. Es sólo cuestión de tiempo que se encuentre la fuente de error.
    En cuanto a las dimensiones ocultas se pareceden cada día más al bálsamo de Fierabrás.

  4. Tom Wood:

    Pesándolo bien; y cambiando el enfoque, lo que parece bastante ilógico es que algo que le da masa, que es casi lo mismo que existencia, a todo lo que hay en este infinito universo, sea tan escurridizo. También es sospechoso que ese campo se nos “manifieste tan poco”. Por otro lado tal y como se veían las cosas, el Higgs estaba telegrafiado, así que construir esa maquina y hallarlo casi parecía un hecho. Suponiendo la misión física que los teóricos le encomendaron al Higos, nadie se negaría a construir algo semejante. Creo que si apareciera, ya no seria lo mismo que dice la teoria. Esto siempre me ha confundido. La historia de las teorías actuales y sus leyes demuestra que los humanos siempre vemos la naturaleza mas complicada de lo que es. El calórico, el éter, las bolitas “multicolores”, casi humanas de Newton. Las ecuaciones de Maxwell inicialmente 20. La ecuación de Schrodinger inicial era relativista, dependiente del tiempo, mas compleja que lo que se necesitaba para el hidrogeno. Por cierto, la MC tampoco nos dio nunca una sola ecuación consistente con nuestros humanos deseos para el hidrogeno, eso todavía me parece una asignatura pendiente, al menos para el hidrogeno, que no tiene ni neutrón, “dos bolitas”. Quizás nunca sea posible, pero será un infinito anhelo. Quizás sea mejor que no aparezca, así seremos mas abiertos, sensatos y se romperán ciertas dictaduras que han secuestrado la enseñanza de la física y que como toda dictadura, sus acólitos dicen que son inventos de inconformes sin razon. Las teorías cósmicas son ricas en modelos aguantados por los pelitos y si abres la boca para disentir, te mandan para el infierno. De todos modos criticar es mas fácil que crear modelos, pero también es necesario.

  5. NeoFronteras:

    Estimado Tom Wood:
    El comportamiento del átomo de hidrógeno está explicado desde el modelo de Bohr.
    En cuanto al Higgs, efectivamente, esto empieza a ser sospechoso. Probablemente no exista. Ya hay rumores al respecto:

    http://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/?p=4161

  6. hector04:

    Sea cual sea la masa del boson de higgs, de existir habrá mas de un 95% de zonas donde no estará, es logico pensar que la solución es una sola y el hecho de que aun no sea detectado sea debido solamente a la cantidad de ensayos necesarios para llegar a 4 o 5 sigma porque rumores a 1,5 sigma existen, así que no desalentar este paradigma puede mantenerse.
    A propósito Neo la confirmación de la velocidad superluminica del neutrino es casi irrefutable y además histórico… paradigma significa paradigma (para investigaciones independientes se necesitan décadas…)

  7. NeoFronteras:

    Estimado hector04:
    Lo de “irrefutable” dedicado a algo como los neutrinos es, como mínimo excesivo. Sobre todo cuando todo el asunto está basado en el GPS. Pero viendo el ruido que se está armando parece que ha surgido un nuevo culto.
    En cuanto al Higgs, también es casualidad que se esté ocultando en la última zona sin explorar. Y 1,5 σ en Física de Altas Energías es la nada.
    Siempre es mejor esperar y ver qué pasa con uno y con el otro. Pero, bueno allá cada cual con sus creencias y deseos.

  8. lluís:

    Ayer empece a redactar un comentario que al final no pude enviar porque el ordenador no me funcionó demasiado bien.Pero empezaba diciendo exactamente lo mismo que dice el comentario 7 de Neo,en lo que se refiere a lo de la “irrefutablidad” de los neutrinos superlumínicos. Ahora bien, leí una entrevista con Xavier Serrrano, físico e ingeniero que estuvo en ese experimento del CERN, en la que tras explicar que el objeto de la investigación no era poner a prueba la Relatividad Especial, refutando con ello, en su caso, a Einstein, sino ver si los neutrinos muónicos se podian convertir en neutrinos tau, y acaba afirmando el físico en la entrevista que necesitaría tres vidas para metabolizar lo que está pasando.Eso es mucho tiempo(calculando una vida media actual).Así que ha pesar de que cuesta creer en la supervelocidad neutrínica , y más despues de ver en esta misma web los considerables errores que se cometieron en el experimento y los estudios,apresurados pero que parecen acertados, de otros físicos como el mismo Sheldon Glashow; quizás resulte un poco temerario descartar esa velocidad extra en los neutrinos, aunque las consecuencias serían más bien tremendas,lo suficiente como para refutar Einstein, al menos en uno de los postulados de la RE que muy probablemente afectaría a la teoría general.
    Quizá se trate de un nuevo culto, pero no parece que se pretendiera eso.Y, como sucede muchas veces en Física, algo raro aparece cuando en realidad estás buscando otra cosa, distinta de la “rareza”, y ese algo “raro” te conduce a una nueva teoría mejor que la anterior.

  9. hector04:

    En eso pensaba cuando recordaba los taquiones, pero al parecer los taquiones al aumentar la energía su velocidad decrece hasta el límite C, en este caso de neutrinos los valores de veocidad crecen ligeramente con la energía, al parecer no son los Taquiones Einsteinianos, he ahí el paradigma.

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