Física cuántica explicada para que
cualquiera la pueda entender..
El bosón de Higgs
explicado a mi abuela
Decía
Albert Einstein que uno no ha entendido realmente algo hasta que no es capaz de
explicárselo a su abuela. Aceptamos el reto e intentamos explicar de manera
sencilla qué es la partícula de Higgs y por qué es trascendente su búsqueda.
Querida
abuela:
La Física no es una cuestión tan complicada como parece. En los últimos meses,
habrás escuchado hablar sobre esa partícula que los científicos se afanan en
buscar con sus gigantescas máquinas en Ginebra y de la que depende buena parte
de nuestro conocimiento sobre el mundo. La llaman el bosón de Higgs.
Hace una semana, los físicos del CERN anunciaron
que tenían la partícula acorralada y que pronto podrían decirnos tanto si
existe como si no. ¿Cómo es posible que aún no lo sepan?, te preguntarás. ¿Y
cómo puede tener tanta importancia una partícula tan insignificante que ni
siquiera se puede detectar?
El asunto, querida abuela, se remonta a hace 13.700 millones de años. Entonces
se formó la materia y se produjeron unos niveles de energía increíbles en lo
que conocemos como Big Bang. Pero vamos a saltarnos esta parte.
Mucho tiempo después de aquello, nuestros científicos están intentando
comprender de qué están hechas las cosas y, no menos importante, cómo
permanecen unidas. Respecto a la primera pregunta, y tras muchos palos de
ciego, los físicos han conseguido desentrañar el rompecabezas de la
materia y ya tienen un catálogo muy interesante.
------- * Ponete a prueba:
Cuanto sabes sobre el bosón de Higgs -------
Las cosas están hechas de átomos, y dentro de estos átomos hay otras partículas
más pequeñas como las que componen el núcleo, protones y neutrones, los
electrones (que lo orbitan), los quarks, etc. Para encontrar nuevas partículas,
los científicos las aceleran a una gran energía y las hacen chocar entre ellas
en grandes colisionadores. Como la energía y la masa deben conservarse, cuando
falta una parte al final del proceso los físicos saben que debe haberse creado
una partícula nueva. Así se dedujo la existencia de otro personaje que se ha
hecho muy popular últimamente, el famoso neutrino. Y así se busca el
boson de Higgs.
En cuanto a la forma en que se unen las cosas, después de muchas
investigaciones sabemos que existen cuatro fuerzas fundamentales:
la de la gravedad (la que hace que al pegar un saltito vuelvas a caer
al suelo, por ejemplo), el electromagnetismo (que permite funcionar a
los motores y a los teléfonos móviles), la fuerza nuclear fuerte (que
mantiene unido el interior del núcleo de los átomos) y una cuarta fuerza
conocida como fuerza nuclear débil y que aparecía en algunos procesos
concretos, como el que se produce en los elementos radiactivos, como el uranio
o el plutonio.
Pues bien, investigando este fenómeno, y en su afán por unificar las cosas, los
científicos se dieron cuenta de que a altas energías, la fuerza débil y el
electromagnetismo se comportaban igual, pero a bajas energías eran muy
diferentes. La partícula responsable del electromagnetismo, el fotón, no
tenía masa, pero las partículas responsables de la interacción débil,
llamadas bosones W y Z, tenían una masa enorme. Es decir, a altas energías
se comportaban igual que el fotón, como si no tuvieran masa, pero a bajas
energías no. La pregunta que surgió entonces era aún más interesante. Ya
sabíamos de qué están hechas las cosas y cómo permanecen unidas pero, ¿por
qué tienen masa las partículas?
En 1964, un físico británico llamado Peter Higgs propuso una
solución que otros desarrollarían más tarde: existía un campo,
invisible pero presente en todo el universo desde el Big Bang, que era el
responsable de darle masa a las cosas. ¿Cómo lo hacía? Para
entenderlo, es necesario que te imagines el universo como una gigantesca
piscina. Todo lo que avanza en el agua se encuentra una resistencia, luego
el agua (el campo de Higgs) es lo que les da la masa. Unas partículas
encuentran mucha resistencia (tienen más masa) y otras no encuentran ninguna
(como los fotones, la luz). Igual que el agua está compuesta de moléculas, ese
campo de Higgs está compuesto de una serie de partículas hipotéticas, las
conocidas como bosones de Higgs.
Para entenderlo, voy a adaptar un ejemplo que ponen los científicos
del CERN. Imaginemos una sala llena de abuelas. Cada una de ellas
sería un bosón y juntas compondrían el campo de Higgs (el agua del anterior
ejemplo). Si entrara alguien muy famoso en la habitación, se producirá una
expectación en torno a él que terminará traducida en cierta resistencia a su
avance. En este caso el famoso sería como una partícula y el campo de Higgs
serían las abuelas, que le harían ganar masa. Mi amigo Ismael lo explicaba el
otro día con una playa por la que avanzara un vendedor de helados con su
carrito y que estuviera llena de niños invisibles. Los críos se arremolinarían
en torno a él y le impedirían avanzar, dándole masa. En este caso los niños
serían los bosones de Higgs.
¿Vas viendo por dónde van los tiros? Tranquila, aún estamos
empezando y volveremos sobre este asunto. Para que lo entiendas mejor, debes
saber que todo el conocimiento que te he expuesto anteriormente compone lo que
los físicos conocen como Modelo Estandar de la Física. Se trata de
una ecuación con muchísimas variables y funciona perfectamente para todo lo que
nos proponemos.
¿Impresionada? No
era mi intención asustarte, solo te he puesto la fórmula para que te fijes
en un detalle y comprendas por qué se empeñan los científicos en buscar el
bosón de Higgs. Vuelve a mirar la ecuación y fíjate en las "H".
Ese valor representado en la fórmula es el bosón de Higgs y, aunque no lo
hemos encontrado, es fundamental para que el Universo se comporte como se
comporta, ya que cada vez que ponemos en marcha la ecuación, nuestras
predicciones funcionan.
¿Por qué es tan difícil encontrar el bosón de Higgs? Aunque tenemos
medidas indirectas de la existencia del campo de Higgs, hay que encontrar
la partícula para tener la certeza de que existe. Pero esto es realmente
difícil, porque cuando intentamos verlos, los bosones de Higgs se desintegran inmediatamente
hacia otro tipo de partículas y no hay manera de registrarlo (hasta
ahora..).
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, un yoctosegundo (¡qué
palabra para presumir con las amigas!). Lo que están haciendo con esa gran
máquina de Suiza, el LHC, es hacer 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 son lo suficientemente precisas para
encontrarlo pero sí para "acorralarlo", ya saben en qué
abanico de energía puede aparecer y como lo irán estrechando en los próximos
meses, pronto sabemos si esa "H" de la ecuación
existe, si en realidad son varias partículas en vez de una o si no hay
rastro del famoso bosón y a los físicos les toca volver a echar
cuentas.
Veremos qué sucede a lo largo del año de 2013
y volveré a contarte qué han encontrado y si sabemos un poquito más de nuestro
universo o seguimos hechos un lío.
Hasta entonces, cuídate mucho. Recuerdos al abuelo.
*PD. Ninguna abuela resultó herida durante la elaboración de este
artículo. Si tu abuela es licenciada en física y no necesita que su nieto le
explique nada, échale la culpa a Einstein, por basarse en estereotipos caducos
e injustos sobre las abuelas.
