Hoy, la Física está de fiesta

Dibujo sobre las experiencias en
el experimento Atlas.

Para entender de qué se trata este jaleo, hay que comenzar recurriendo al blog PrincipiaMarsupia"


1. ¿De qué está formada la materia? (N. de la R.: O sea nosotros y todo lo que nos rodea).
La materia esta formada por átomos.
Un átomo es como un Sistema Solar en miniatura: tiene un gran núcleo central (compuesto por protones y neutrones) y a su alrededor giran los electrones.

2. ¿De qué estan formados los protones y los neutrones?
Los protones y los neutrones están formados de unas partículas más pequeñas que se llaman quarks.
Hay 6 tipos de quarks y fueron bautizados con nombres un poco extraños: el quark "arriba", el quark "abajo", el quark "encanto", el quark "extraño", el quark "cima" y el quark "fondo".
Un protón está formado por 2 quarks "arriba" y 1 quark "abajo". Un neutrón está formado por 1 quark "arriba" y 2 quarks "abajo".

3. ¿Y de qué están formados los electrones?
Al contrario que los protones y los neutrones, los electrones son partículas elementales, es decir, no se pueden dividir más.

4. Entonces, el electrón y los quarks son partículas elementales, ¿cuál es el problema? El problema es que no comprendemos por qué estas partículas tienen masas tan diferentes. Por ejemplo, un quark "cima" pesa 350.000 veces más que un electrón. Para que os hagáis una idea de lo que significa este número: es la misma diferencia de peso que hay entre una sardina y una ballena. 5. ¿Cuál es la solución a este problema? En 1964, el físico inglés Peter Higgs, junto a otros colegas, propuso la siguiente solución: todo el espacio está relleno de un campo (que no podemos ver) pero que interacciona con las partículas fundamentales. El electrón interactúa muy poquito con ese campo y por eso tiene una masa tan pequeña. El quark "cima" interacciona muy fuertemente con el campo y por eso tiene una masa mucho mayor. Para comprender esto, volvamos a la analogía de la sardina y la ballena. La sardina nada muy rapidamente porque es pequeñita y tiene poco agua alrededor. La ballena es muy grande, tiene mucho agua alrededor y por eso se mueve más despacio. En este ejemplo, "el agua" juega un papel análogo al "campo de Higgs". Si lo piensan despacio, la teoría de Higgs es muy profunda pues nos dice que la masa de todas las partícula está originada por un campo que llena todo el Universo. 6. ¿Problema resuelto? No tan rápido. En física, una teoría sólo es válida si podemos verificarla con experimentos. La historia de la ciencia está repleta de teorías hermosísimas que resultaron ser falsas. El campo de Higgs es sólo una teoría. Para comprobarla necesitamos encontrar la partícula asociada al campo de Higgs: el llamado "bosón de Higgs". 7. ¿Por qué es tan difícil observar el bosón de Higgs? Cuando queremos detectar el bosón de Higgs nos enfrentamos a 2 problemas fundamentales: > Para generar un bosón de Higgs, se necesita muchísima energía. De hecho, se necesitan intensidades de energía similares a las producidas durante el Big Bang. Por eso hemos necesitado construir enormes aceleradores de partículas. > Una vez producido, el bosón de Higgs se desintegra muy rápidamente. Es más, el bosón de Higgs desparece antes de que podamos observarlo. Sólo podemos medir los "residuos" que deja al desintegrarse. Estos dos problemas son de una complejidad tan tremenda que para resolverlos hemos necesitado el trabajo de miles de físicos durante varias décadas. 8. ¿Y el término "la particula de Dios"? (...) Allá por los años 90, Leo Lederman, un Premio Nobel, decidió escribir un libro de divulgación sobre la física de partículas. En el texto, Lederman se refería al bosón de Higgs como "The Goddamn Particle" ("La Partícula Puñetera") por lo difícil que resultaba detectarla. El editor del libro, en un desastroso arranque de originalidad, decididió cambiar el término "The Goddamn Particle" por "The God Particle" y así "La Partícula Puñetera" se convirtió en "La Partícula de Dios". 9. ¿Una vez se confirme la teoría de Higgs, la física de partículas se ha terminado? No. La detección del bosón de Higgs es sólo el comienzo de nuevas aventuras (¡los físicos seguiremos teniendo trabajo por mucho tiempo!). Todavía quedan decenas de problemas que estamos muy lejos de resolver. (...)". Lo nuevo Con los resultados presentados hoy (miércoles 04/07), la existencia del bosón de Higgs, la partícula subatómica teorizada por el físico británico Peter Higgs en los años sesenta, sobre la que reposa el Modelo Estándar de la Física de Partículas, es prácticamente un hecho. Si no fuera por el bosón de Higgs, las partículas fundamentales de las que se compone todo, desde un grano de arena hasta las personas, los planetas y las galaxias viajarían por el Cosmos a la velocidad de la luz, y el Universo no se habría 'coagulado' para formar materia. Por ese motivo, el premio Nobel Sheldon Glashow la apodó como 'the God particle' ('la partícula de Dios'). "Puedo confirmar que se ha descubierto una partícula que es consistente con la teoría del bosón de Higgs",explicó John Womersley, director ejecutivo del Consejo de Tecnología y Ciencia del Reino Unido, durante una presentación del hallazgo en Londres. Joe Incandela, portavoz de uno de los dos equipos que trabajan en la búsqueda de la partícula de Higgs aseguró que "se trata de un resultado todavía preliminar, pero creemos que es muy fuerte y muy sólido". Tras dos años de intensos trabajos, la "partícula de Dios" ya está cercada. El portavoz del experimento CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), Joe Incandela, confirmó el hallazgo de una protuberancia en los 125 Gev (gigaelectrovoltio) que permite determinar que se ha descubierto "una nueva partícula" y que ésta "debe ser un bosón". El anuncio, que ha provocado un largo aplauso del público, se ha producido durante la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (ICHEP 2012) que se celebra en la localidad australiana de Melbourne, en donde los dos experimentos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el ATLAS y el CMS, han expuesto los datos obtenidos durante las colisiones ejecutadas en 2012. Pese a la cautela conque se ha querido referir Incandela, "ya se trata de un resultado preliminar", la comunidad científica cree que con los datos obtenidos son ya muy sólidos. Ha explicado que, sumando todas las estadísticas de datos obtenidos por CMS, el resultado es 5 sigma (superior al 99,99994), una cifra que, oficialmente, es suficiente para dar por confirmado un descubrimiento. En este sentido, Luis Álvarez Gaume, investigador del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) en Ginebra, ha declarado al diario madrileño La Razón que "la última partícula que quedaba por detectar se ha encontrado probablemente. La partícula y el mecanismo de Higgs permiten entender por ejemplo la masa del electrón (con electrones sin masa no existirían átomos), y una enorme cantidad de propiedades de las llamadas partículas W,Z responsables de la interacciones débiles, que explican no sólo la radiactividad, sino por ejemplo propiedades fundamentales del funcionamiento del Sol y las estrellas". Que han hallado una señal de 5 sigma alrededor de 125 GeV que se ha registrado es obvia, como han manifestado en la presentación. Por eso, se atreven a señalar que "es realmente una nueva partícula y sabemos que debe ser un bosón". Sin embargo, Incandela, ha apuntado que, tras este hallazgo, "las implicaciones son muy significativas por lo que ha pedido a los científicos que sean extremadamente diligentes en todos los estudios y comprobaciones". Álvarez-Gaume añade que "lo más interesante para mucho físicos son las pequeñas anomalías observadas. De confirmarse implicarían que podemos finalmente mirar más allá del Modelo Estándard, y que quizá encontremos respuestas a algunos de los interrogantes fundamentales que tenemos, como la materia oscuro, y aún más fascinante: lo desconocido". Sin embargo, Manuel Aguilar Benítez de Lugo, investigador en el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat) y vicepresidente de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), ha subrayado que "el 4 de julio no se puede establecer de forma categórica la existencia del bosón de Higgs. evidencia razonable (aunque no definitiva) para la existencia de una nueva partícula con un valor de la masa del orden de 130 veces la masa del protón. Para asegurarnos que se trata del bosón B-E-H hay que medir con precisión sus propiedades (espín, modos y relaciones de desintegración, secciones eficaces de producción, etc) y verificar si están de acuerdo con las predicciones muy precisas del modelo Estándar". Y augura una certeza absoluta para mediados de 2013. Este descubrimiento ha sido corroborado por el experimento ATLAS, cuya portavoz, Fabiola Gianotti, ha indicado que también han observado datos claros de una nueva partícula, con un nivel de confianza estadística de 5 sigma en la región de masas de alrededor de 126 GeV. En este sentido, Gianotti ha destacado que "el excepcional funcionamiento del LHC y ATLAS, y los enormes esfuerzos de mucha gente han llevado a la física a esta emocionante etapa", aunque ha reconocido que aún "se necesita un poco más de tiempo para preparar los resultados" de cara a una publicación. Se cumplen así los rumores que señalaban que este miércoles se iba a anunciar el descubrimiento del Bosón de Higgs, también conocido como la "Partícula Dios". El Bosón de Higgs es un partícula elemental masiva, cuya existencia está predicha por el modelo estándar de la física de partículas y su hallazgo supone un papel importante en la explicación del origen de la masa de otras partículas elementales. Según ha explicado a Europa Press el director del Instituto de Física Teórica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Alberto Casas, el Bosón de Higgs 'nace' a través de diversos canales de producción (del LHC). "En estos canales se realizan las colisiones de protones y, en el caso del Higgs se desintegra en diferentes estados, de manera que, donde se produzca un exceso de sucesos (en este caso en el canal 2fotones) es donde se encuentra el Bosón", ha señalado. "El exceso que se ve es porque hay sucesos que provienen de una partícula que pesa 125 Gev", lo que supone"una señal clara de que hay una partícula que se ha producido y se ha desintegrado en esas partículas por conservación de energía", ha apuntado. Casas ha señalado que "midiendo la energía de los fotones se deduce cuál es la masa de la partícula que los ha originado". El pasado mes de diciembre ya se habló de un posible anuncio del CERN. En aquella ocasión los expertos señalaron que se "había cerrado el cerco" en torno a la partícula, por lo que ya estaban más cerca de encontrarla, pero no hablaron de descubrimiento. En este sentido, Casas ha indicado que, en aquella ocasión, las probabilidades se quedaron en 3 sigmas, de manera que no se podía confirmar un hallazgo. Tras este anuncio queda ahora "asegurar" que el descubrimiento cumple el Modelo Estándar de Física de Partículas. "Hay que ver si la forma en que se desintegra se realiza con las probabilidades del modelo histórico y habrá que realizar un análisis más detallado y estadístico para determinar si es el Bosón de Higgs o una partícula similar", ha explicado el investigador, que ha añadido que "por los datos todo apunta a que es lo que se esperaba".