(Primero de siete cuentos en partes)

Por Gabriela Pérez

¿El calificativo «maldita», es más apropiado que el de divina o partícula de Dios? El autor de tal idea, Leon Max Lederman, se justifica. Además de ser un famoso físico experimental, premio Nobel en Física (1988) y ex director de uno de los más avanzados laboratorios del mundo, es un pensador ácido y puntilloso. No hay más que leer su libro La Partícula Divina (Crítica, 2007) para apreciarlo. Del contenido del texto, lo referente a la «partícula divina» fue sin duda su mejor broma. Por considerarlo así. Como se sabe, detrás de la mayoría de los actos humanos hay una motivación aparente, que suena bien a casi todos, y otra que es la motivación verdadera. Calificar la partícula protagonista de este artículo de «divina» es un buen ejemplo de esto.

En el origen del Universo, escasas fracciones de segundo después del Big Bang, toda la materia y energía del mismo se encontraban concentrados en un pequeñísimo volumen, el de una canica, por ejemplo. En este estado de altísima densidad de energía, el mundo era muy diferente al actual. De hecho, parece haber consenso acerca de que en ese momento el Universo era muy simple. Entendamos simple por fácil de describir, por «matemáticamente simple». Todas las partículas eran muy parecidas, las fuerzas con las que interactuaban también, era un marco ideal para asentar una teoría física, una ecuación con pocos elementos. Esa simplicidad inicial (estamos hablando de unos 10-22 segundos de tiempo después del Big Bang) se tuvo que romper.

Leon_M._Lederman
Leon Max Lederman. Foto: Wikipedia

Podemos llamarlo «transición de fase», «ruptura espontánea de simetría electrodébil» o, simplemente, decir que se armó un desastre. Da igual. El caso es que la densidad de energía en el Universo ya no era lo suficientemente alta como para mantener el estado de simplicidad matemática. Era una estabilidad frágil o fácil de romper, como la de una pelota en la cima de una colina estrecha, que se mantiene a duras penas en equilibrio hasta que algo la hace caer. Esa colina es el «campo de Higgs», al acto de caer la pelota se le llama «ruptura espontánea de simetría electrodébil». Por ese simple acto, las partículas de repente adquieren masa, se diferencian unas de otras, se mueven con menos facilidad y no todo suena catastrófico, da comienzo la «fiesta cósmica».

Nos cuesta describir la fiesta con términos matemáticos simples. Encontrar una ecuación que explique lo mismo la formación de la vida, la lluvia, la luz del Sol o que ese vestido se vea azul y negro o blanco es, después de varios miles de millones de años, más difícil. Aquí es donde Leon Lederman encuentra su justificación. Este salto, de un mundo simple a la diversidad y la complejidad, le recuerda a la Torre de Babel. Sí, ese pasaje bíblico en el que a unos humanos que juegan a ser Dios, la ira divina les hace pagarlo caro, al aparecer diferentes lenguas que los confunden. De ahí la analogía de su propuesta, ya que la ruptura de la simetría, del campo de Higgs, que hizo que las partículas adquiriesen masa, diversificó el Universo -lo mismo que ocurrió en la Torre de Babel con las lenguas-. Quizá con esta analogía podemos entender mejor el significado de «la partícula de Dios».

Lederman aclara lo sucedido. Lo explicado sobre la ira de Dios hace que suene bien lo de La Partícula Divina, ésta es la motivación aparente. Pero la verdadera fue otra muy distinta. The Goddamn Particle era el título inicialmente propuesto para su libro y como el editor se percató de que con ese nombre las ventas no serían buenas, suprimieron el «damn» de la palabra «goddamn» y todo arreglado. Al final… son tres letras menos, ¡qué más da!

The Goddamn Particle

Lo que dio fue un cúmulo de enfurecidos científicos al ver en las portadas de los medios de comunicación a religiosos hablando sobre esta partícula, mientras, Lederman seguramente se retorcía de risa.

Usemos su verdadero nombre: bosón de Higgs

«Bosón»: se dice de una partícula con spin entero. El spin es una propiedad cuántica de las partículas. El spin es una especie de giro interno que tienen las partículas, no es un giro físico como cuando tú giras bailando. En la naturaleza se observan partículas con spin cuantizado y múltiplo de 1/2. Cuantizado quiere decir «con valores discretos» y lo del múltiplo se entiende bien, puede ser 0, 1/2, 1, 3/2… Característica que, asombrosamente, clasifica a las partículas porque se comportan de una forma extremadamente diferente aquellas que tienen un valor del spin entero (0, 1, 2…) y las que lo tienen semi entero (1/2, 3/2…). A estas últimas se las denomina fermiones, como el electrón, porque siguen «la estadística de Fermi-Dirac». Los otros… son los bosones, porque siguen «la estadística de Bose-Einstein», como el fotón. Los fermiones forman la materia, mientras que los bosones están normalmente asociados a las fuerzas e interacciones, y tienen propiedades muy distintas. Si crees que no has entendido, no te preocupes, podemos simplificar diciendo que el «bosón de Higgs» es un bosón, de la misma manera en que un gato es un felino.

Higgs y François Englert
Higgins y Francois Engelrt

Supongamos que podemos definir someramente qué es un «bosón», nos falta añadir «de» que como sabemos todos es una preposición, y «Higgs» un científico inglés, Peter W. Higgs, nacido en Newcastle en 1929. A él se le atribuye haber sido capaz de dar una predicción a la teoría del campo de Higgs hecha por otros (el bosón de Higgs es esa predicción), por lo que ha recibido todo el reconocimiento y la fama. Algunas cosas son injustas, por ejemplo, nadie se acuerda de los pobres Englert, Brout, Hagen… A algunos, nos mantuvieron entretenidos durante una temporada, los sucesivos intentos de cambiar el nombre de «campo de Higgs» por «campo de Englert-Brout-Higgs». Finalmente, Higgs y François Englert serían los galardonados con el Nobel de Física en 2013.

Tras años de trabajo y miles de millones invertidos en una máquina como el LHC (The Large Hadron Collider), fue el pasado 4 de julio del 2012 cuando los responsables del CERN anunciaron que sí habían encontrado un bosón que se ajustaba al tan ansiado bosón de Higgs. En la sala estaba el propio Peter Higgs, reconociendo que no pensaba llegar a presenciar este descubrimiento.

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El LHC

La jornada fue una fiesta porque confirmaba que el Modelo Estándar era correcto, y podíamos continuar utilizándolo para intentar comprender la materia oscura, la supersimetría, la antimateria y todos los misterios que quedan por responder acerca de la estructura del Universo.

El bosón de Higgs es en realidad es otra partícula elemental tan abstracta a nuestros sentidos como pueden ser los neutrinos que atraviesan nuestro cuerpo, procedentes del sol. Quédate con la idea de lo que decíamos antes: la gran familia de partículas llamadas fermiones son los constituyentes básicos de la materia, y la otra gran familia llamada bosones son los responsables de las fuerzas fundamentales. El fotón es un bosón que está involucrado en el electromagnetismo; el gluon otro, que lo está en la interacción nuclear fuerte, y los bosones W y Z, en la interacción nuclear débil. Y llegamos al bosón de Higgs, que es el responsable de otorgar masa al resto de partículas, excepto fotones y gluones.

La idea conceptual básica es que, en realidad, el vacío no existe; el bosón de Higgs genera un campo de Higgs que permea todo el Universo, y en el que interaccionan las diferentes partículas. Y entre más interaccionen -se “frenen”-, más masa tendrán. Un electrón, por ejemplo, reacciona poco al campo de Higgs, y por eso su masa es menor. Un quark “se frena” más, y eso lo convierte en más pesado. En cambio, un fotón no interacciona en absoluto con el campo de Higgs, y por este motivo se dice que los fotones no tienen masa.
El hallazgo de Higgs es un triunfo histórico de la física. Primero porque nos muestra el poder que tienen las teorías para describir lo que existe y para predecir lo que no podemos observar. Si alguna vez averiguamos cómo se originó el Universo, será a partir de fórmulas matemáticas. La segunda reflexión aparece cuando observamos lo eficiente que es la ciencia cuando logra poner a miles de investigadores a colaborar hasta descubrir el rastro de una partícula llamada bosón de Higgs, que fue predicha teóricamente hace más de cuarenta años.

La imaginación no tiene límites y podemos inventarnos las teorías filosóficas o religiosas sobre la naturaleza que queramos. Pero ni la imaginación ni el silogismo ni el dogmatismo nos pueden garantizar que nuestras ideas e hipótesis sean ciertas. Solo la comunión de esto más el arte en el método científico y la experimentación pueden aspirar a lograrlo. Sin duda, si aprendemos a sacar el máximo partido de este fabuloso baile tendrán más ritmo las notas de la historia de la humanidad.

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