“Espero que la nueva partícula no sea el bosón de Higgs del modelo estándar”

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Organización Europea para la Investigación Nuclear conocida como CERN.

La nueva partícula descubierta en el CERN podría no ser exactamente el bosón de Higgs que esperaban ver los científicos, pero esto no supondría una decepción, al contrario: sería “revolucionario para la física”. Es lo que desea Joe Incandela, el portavoz del experimento CMS del Laboratorio Europeo de Física de Partículas. El científico explica a SINC cómo ha vivido el descubrimiento y las emocionantes alternativas que se presentan ahora.

¿Cómo ha sido su viaje personal hasta el hito del pasado 4 de julio, cuando pudo anunciar que el experimento CMS había encontrado un candidato para el higgs?

Ha sido una experiencia increíble. En los últimos seis meses ha habido tantas cosas, tantos obstáculos y desafíos extremos que superar, y tantos lugares donde las cosas podrían haber salido mal, que estoy realmente emocionado con cómo han resultado. Ambas colaboraciones (ATLAS y CMS) han encontrado la prueba y han desarrollado estupendos métodos para operar mejor, más rápido y en condiciones más difíciles de lo que nadie habría pensado. Para mí, personalmente, ha sido maravilloso haber liderado la colaboración CMS durante este período. Tuve que tomar muchas decisiones en un entorno en el que las nuevas ideas iban cambiando el paisaje cada semana. Pero ha sido un gran privilegio y, dados los resultados, siento que hice bien mi trabajo, aunque puedo asegurar que muchas veces en los últimos meses estuve preocupado por si estaba tomando alguna decisión equivocada. ¡Ha sido una situación bastante complicada!

ATLAS y CMS, los experimentos que se desarrollan en el CERN en la búsqueda del Bosón de Higgs.

Pero ¿qué más hace falta para confirmar que la nueva partícula es el bosón de Higgs?

Probablemente lo es, pero para estar realmente convencidos tenemos que demostrar que es un ‘escalar’ (magnitud física que carece de dirección, como la temperatura). Este es un término elegante para decir que no tiene que tener momento angular intrínseco, lo que llamamos ‘espín’. Todas las partículas elementales conocidas en el denominado modelo estándar (en inglés SM, Standard Model), excepto el bosón de Higgs, tienen una unidad de espín de ½ o 1. El bosón de Higgs es especial al no tener espín y esto es muy importante. Es solo una partícula que puede estar implicada en el mecanismo de generación de masa de las demás. Podríamos mostrar si este es el caso (o no) a principios de 2013.

¿Y si resulta que no es el bosón esperado?

Creemos que el modelo estándar no es toda la historia. Hay muchas cosas que apuntan hacia esta conclusión, así que, personalmente, espero que nos encontremos con que el bosón de Higgs que estamos viendo ahora no sea el bosón de Higgs del modelo estándar, sino otra cosa. Confirmaremos esto si encontramos propiedades que no coinciden con las esperadas. Estas discrepancias, por sí mismas, serían un importante conjunto de pistas de lo que podría ser la nueva física. Sería un descubrimiento mucho más grande de lo que ya creemos que tenemos. ¡Sería revolucionario para la física de partículas!

¿Y si realmente es el higgs, qué retos supone para la física de partículas?

Lo interesante es que, mientras que el bosón de Higgs es fundamental para completar el modelo estándar, su existencia plantea problemas muy serios con respecto a la teoría cuántica de campos. Existen varias formas muy interesantes de resolverlos. El principal problema es que, según las ecuaciones, el bosón de Higgs tendría que ser muy pesado, demasiado para que lo pudiéramos encontrar. Por lo tanto, algo hay que introducir para que sea tan ligero como lo vemos ahora, en el rango de los 125 GeV (133 veces la masa del protón). Esto se podría lograr con un nuevo y completo espectro de partículas que se asociarían a cada una de las del modelo estándar. ¡Esto sería equivalente a descubrir todo un nuevo universo de partículas de materia y fuerza! Otra posibilidad para resolver este problema es que existan dimensiones espaciales adicionales muy pequeñas. Así que el bosón de Higgs es una especie de puerta de entrada a un nuevo reino de los descubrimientos sobre la estructura del universo. El tema es extremadamente profundo y emocionante.

Peter Higgs es un físico británico conocido por su proposición en los años 60 de la ruptura de la simetría en la teoría electrodébil, explicando el origen de la masa de las partículas elementales en general, y de los bosones W y Z en particular.

Una curiosidad: ¿CMS obtuvo un nivel de certeza de 4,9 sigma, como señaló al final de su presentación, o 5 sigma?

Hemos alcanzado 5 sigma. En realidad no hay diferencia entre 4,9 y 5. Tenemos 2 canales que combinados nos proporcionan 5 sigma y añadiendo otro obtenemos 5,1 sigma. Lo que ocurre es que en otros dos canales no hemos visto nada, de modo que cuando se combinan los cinco obtenemos 4,9 sigma. Esto no significa que no hayamos descubierto una nueva partícula. Simplemente podría estar diciéndonos que esta partícula es muy interesante y que no interacciona con partículas de cierto tipo. Esto sería muy emocionante, pero en absoluto sorprendente.

¿Realmente CMS y ATLAS no intercambiaron ninguna información en los últimos meses?

Desde CMS no hemos facilitado información porque no hemos mirado nuestros datos hasta hace unas pocas semanas. Por lo tanto, no podíamos decir nada. Creo que esto también es válido para ATLAS. Solo después de que ellos miraran sus datos nos empezaron a llegar algunos rumores. Sin embargo, dije a la colaboración CMS que ignorara los rumores ya que podrían generarnos prejuicios y ser probablemente falsos.

El LHC solo lleva dos años de operación y aún está funcionando a mitad de potencia. ¿Cuál cree que es su potencial, nos deparará sorpresas en los próximos años?

Para 2015 esperamos ir a casi el doble de la energía actual y confiamos en poder descubrir nuevas partículas. Por supuesto, no está garantizado. Se trata de una exploración en el sentido más puro, pero tenemos muchas razones para tener esperanzas.

En momentos de crisis como el que atraviesa Europa ¿Cómo se justifica ante la sociedad la gran inversión de instalaciones como el LHC?

En realidad, el coste de esta investigación es bastante pequeño. Parece que es grande porque la gente ve el coste total del LHC y no tiene en cuenta que llevó 20 años su construcción. Por lo tanto, la inversión anual del CERN y el LHC no es superior a la de una universidad de tamaño mediano, como la Universidad de California en Santa Bárbara (UCSB) de la que procedo. Por otro lado, mientras que la UCSB tiene 2.000 profesores, en el CERN están involucrados 10.000 físicos y todos ellos vuelven a sus países de origen para trabajar con más gente, enseñar a los estudiantes y acercar las ciencias a las sociedad. También se ha transferido gran cantidad de tecnología punta hacia los países de origen de los investigadores. La ganancia es mucho mayor que el coste, de eso estoy seguro. Creo que es una gran inversión en la preparación de tecnologías futuras y en la formación de grandes ingenieros, científicos y profesores. Desde esta perspectiva, el coste es bajo.

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