El bosón de Higgs

Después de una cuantas entradas de naturaleza un poco más mundana, volvamos a la línea dura del blog. El 4 de julio de 2012, los científicos del LHC del CERN y, en particular, los directores de los detectores CMS y Atlas anunciaron la detección, con un margen de error muy pequeño, del bosón de Higgs.

Seguro que ya todos han oído hablar o leído sobre el bosón de Higgs. Dentro el Modelo Estándar, que unifica la interacción electromagnética, la interacción débil (responsable de la desintegración de algunos átomos) y de la interacción fuerte (la que mantiene unidos a protones y neutrones en los núcleos atómicos), el bosón de Higgs es el responsable de dotar de masa a las partículas de materia, así como a algunas de las partículas mediadoras de las interacciones descritas (una partícula mediadora es la partícula asociada a un campo; por ejemplo, el fotón, la partícula que transporta la luz, es la mediadora de la interacción electromagnética).

El bosón de Higgs ha recibido la denominación de "partícula de Dios", porque en su ausencia el universo no sería como es. Sin masa, "todo" se movería a la misma velocidad que la luz y el tiempo desaparecería, además de que no habría átomos.

¿Cómo actúa el bosón de Higgs? Básicamente, el bosón de Higgs lleva asociado un campo de energía (como el campo gravitatorio o el eléctrico) que permea todo el espacio (esto significa que en cada punto del espacio hay un valor del campo de Higgs), como si fuese una sustancia pegajosa. Las partículas de materia (y algunas de las que median las fuerzas fundamentales) se "adhieren un poco" al campo de Higgs, en un efecto que dotas a dichas partículas de inercia. Ese efecto es la masa. Sin embargo, los fotones no se "pringan", es como si estuviesen enjabonados y no se ven afectados por la sustancia pegajosa.

Para mi, lo auténticamente fascinante del asunto, es que Higgs (y antes que él Anderson) predijeron la existencia del bosón de Higgs como mecanismo de generación de masa a partir del análisis de las simetrías que las interacciones que integran el Modelo Estándar deben satisfacer. Es el camino inverso al de Newton. Newton sintió la manzana caer sobre su cabeza, y de ahí se abstrajo hasta formular su Ley de la Gavitación. Higgs lo hizo al revés. A partir de propiedades matemáticas de las interacciones, formuló la necesidad de la existencia del bosón que lleva su nombre. (Estas propiedades se denominan simetrías; una simetría es una propiedad de las ecuaciones que describen la dinámica de un sistema físico en virtud de la cual las maginitudes observables permanecen invariantes frente a dicho cambio. Por ejemplo, las leyes de Newton son las mismas con independencia de que se las formule en Oxford o en Madrid; es decir, aunque traslademos el sistema de referencia, las leyes de Newton permancen invariantes).

En otros términos, la forma matemática de las ecuaciones determina en buena medida la dinámica del sistema físico descrito. ¿Qué nos dice esto? Pues nos dice que buena parte de la realidad es pura forma, que incluso el contenido material y dinámico del universo es forma.

Y en fin, no puedo evitarlo, nos dice que Platón tenía razón...