Físicos de la UNAM debaten sobre los nuevos retos a partir del descubrimiento del Bosón de Higgs

 
El pasado 4 de julio, en una conferencia de prensa, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, mejor conocida por las siglas de su antiguo nombre en francés CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), dio a conocer el descubrimiento de una nueva partícula subatómica.

Los investigadores del CERN fueron muy cautelosos y  simplemente afirmaron que habían descubierto una partícula que no se había descrito antes, pero muchos miembros de la comunidad científica están casi seguros de que se trata del llamado Bosón de Higgs, una partícula predicha por el físico británico Peter Higgs hace 48 años.

Para ayudar a los estudiantes de ciencias y al público en general a comprender las implicaciones del hallazgo y los nuevos retos que plantea, el Instituto de Física de la UNAM convocó a un panel de especialistas integrado por investigadores del Instituto de Física de la UNAM, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN y de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP).

Los investigadores coincidieron en que a partir del descubrimiento habrá mucho trabajo tanto para la física teórica como para la física experimental, pero el primer paso es esperar a que los investigadores que participaron en el descubrimiento de la partícula concluyan su caracterización, lo que estimaron ocurrirá en un plazo de aproximadamente 6 meses; entonces sabrán si realmente se trata del Bosón de Higgs.

Contribución mexicana

El doctor Eduard de la Cruz, investigador del CINVESTAV y quien forma parte de la colaboración mexicana con el experimento CMS (Compact Muon Solenoid), uno de los dos experimentos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) que reportaron el hallazgo de la nueva partícula, dijo que, actualmente 11 doctores en ciencias más sus estudiantes de posgrado conforman el grupo mexicano.

“La contribución mexicana es notable, nuestro grupo es responsable de uno de los detectores y ya trabajan para sustituirlo en la próxima temporada de mantenimiento del LHC, que comenzará en febrero de 2013” señaló.

Por el momento la UNAM no tiene ningún físico trabajando en el experimento CMS del CERN, donde hay investigadores mexicanos desde 2005, pero se espera que en el futuro se integren físicos porque es la institución de investigación más importante del país, agregó.

El modelo estándar de partículas elementales

Durante mucho tiempo se pensó que las partículas más pequeñas que formaban la materia eran los átomos y que estos eran indivisibles, luego se pensó que eran los núcleos formados por protones y neutrones, la parte más pesada del átomo; con el tiempo lo físicos descubrieron que los protones y neutrones están formados por otras partículas más pequeñas.

Para poder observar estas partículas tan diminutas los científicos hacen chocar un protón contra otro protón a muy altas energías en el Gran Colisionador de Hadrones y detectan las partículas que se forman. Estudiando estas partículas se puede saber mucho de cómo era la materia al principio del Universo y cómo es actualmente.

Uno de los modelos que explica la estructura más fundamental de la materia es el llamado modelo estándar de las partículas elementales. La doctora Miriam Mondragón, también investigadora del Instituto de Física y especialista en el tema, explicó que, en ese modelo, se contemplan por lo menos 12 partículas fundamentales, entre ellas electrones, neutrinos, quarks y también los bosones como gluones y fotones.

La especialista dijo que este modelo se encuentra “extremadamente bien probado y es correcto”, sin embargo, deja muchas incógnitas por responder. Una de ellas es que no se ha observado en la naturaleza el bosón encargado de dar la masa a las partículas, el llamado bosón de Higgs. Si la nueva partícula descubierta fuera el buscado bosón, se llenaría uno de los huecos del modelo.

Próximos colisionadores de partículas

Los expertos subrayaron que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el instrumento en el que se llevó a cabo el hallazgo del supuesto bosón de Higgs, es una proeza tecnológica de la humanidad. Su construcción, 100 metros bajo tierra tomó 14 años y una inversión de miles de millones de euros.

En su construcción también participaron científicos mexicanos como el grupo del doctor Andrés Sandoval quien contribuyó con la construcción de detectores para el experimento ALICE del LHC.

El doctor Sandoval, investigador del Instituto de Física, quien formó parte de los grupos pioneros que comenzaron a trabajar con el LHC, incluso antes de que se concluyera su construcción, dijo que el descubrimiento de la nueva partícula impulsará sin duda la construcción de nuevos aceleradores en el futuro.

El Gran Colisionador de Hadrones, fue pensado como una máquina de descubrimientos, y no para hacer medidas de precisión, por eso se requieren más instrumentos. Uno de estos futuros colisionadores podría ser el International Linear Collider, actualmente en etapa de planeación.

El doctor Sandoval Espinosa adelantó que ya hay proyectos para hacer colisionadores de otro tipo de partículas, por ejemplo un colisionador de muones positivos y negativos o un acelerador para hacer chocar protones y electrones.  Estos nuevos colisionadores se construirían y empezarían a trabajar en los próximos 50 años.

Oportunidad para una nueva generación de físicos mexicanos

Sin duda, los hallazgos en el LHC, cambiarán el conocimiento que se tiene sobre el Universo. Saúl Ramos, investigador del Instituto de Física de la UNAM, dijo que en el futuro podrían medirse en el Gran Colisionador de Hadrones manifestaciones de otras partículas que hasta ahora son hipotéticas como el gravitón. Por otro lado, agregó, hay retos que apenas pueden concebirse ahora, como el hallazgo de nuevas partículas que se encontrarán con instrumentos que aún no se construyen.

Por su parte Manuel Torres, director del Instituto de Física de la UNAM, coincidió con Arturo Fernández de la BUAP en que la participación de grupos de investigadores mexicanos en el Gran Colisionador de Hadrones desde su planeación ha abierto la puerta para que muchos estudiantes mexicanos se incorporen a estos experimentos de frontera y formen parte directa de estos hallazgos tan importantes para la ciencia.

Los especialistas concluyeron que el trabajo científico del LHC está planeado para 20 años y el instrumento apenas está en el segundo año de operación. En los años por venir, la nueva generación de físicos mexicanos podría hacer importantes aportaciones, en la que, dijeron, será una época dorada tanto para la física teórica como para la experimental.