Premio Nobel de Física 2013: Algo muy pequeño que hace la gran diferencia

Los físicos de partículas están de fiesta. El pasado 8 de octubre, la Real Academia de Ciencias de Suecia decidió otorgar el Premio Nobel de Física 2013 a los doctores Peter Higgs y Francois Englert, por el descubrimiento de un mecanismo que contribuye al conocimiento del origen de la masa de las partículas subatómicas.

El mecanismo, que había sido propuesto por ellos hace más de 50 años, recientemente fue confirmado gracias al descubrimiento de una partícula fundamental, que ellos habían predicho, con los instrumentos Atlas y CMS del Gran Colisionador de Hadrones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear, CERN, por sus siglas en francés.

En el anuncio oficial, se dijo que el Premio Nobel de Física de este año se relaciona “con algo muy pequeño, pero que hace toda la diferencia”: el Bosón de Higgs. La doctora Myriam Mondragón Ceballos, investigadora del Instituto de Física de la UNAM, explicó que el Modelo Estándar de la física de partículas describe matemáticamente muy bien cómo está construido el mundo a partir de unos cuantos “bloques” o partículas fundamentales.

Sin embargo, antes de que se planteara la existencia del bosón de Higgs, el Modelo Estándar estaba incompleto, pues no había una forma de explicar por qué las partículas tienen masa y sin la existencia de esta partícula, el Modelo Estándar no era consistente matemáticamente.

Varios científicos, entre ellos los premiados Higgs y Englert, pero también otros, plantearon la existencia de un campo que permea todo el espacio; las partículas interactúan con este campo y mediante lo que en física se conoce como el rompimiento espontáneo de la simetría, estas adquieren su materia.

Este campo solo se había planteado teóricamente, pero ahora, gracias a los experimentos que se llevan a cabo en el Gran Colisionador de Hadrones, se ha confirmado.

¿Qué hace tan especial al bosón de Higgs?

En entrevista para CIENCIA UNAM, la doctora Myriam Mondragón comentó que las partículas que se conocen son, o fuerza, como la fuerza electromagnética, o materia, como los quarks, pero el Bosón de Higgs, que no es ni lo uno ni lo otro, y eso hace su descubrimiento muy singular e interesante.

El Bosón de Higgs, dijo, es un bosón escalar, es su propia antipartícula; tiene carga cero y es la primera partícula escalar fundamental que se observa. De acuerdo con la especialista, desde muchos puntos de vista es un descubrimiento que abre una puerta muy interesante para otras teorías que incorporan campos escalares.

“Hay teorías en cosmología y otros estudios de evolución del universo que necesitan de campos escalares; el descubrimiento del bosón de Higgs confirma que sí existen los campos escalares fundamentales, lo que sugiere que estas otras teorías van por el camino correcto”.

Por otro lado, no sería descabellado que se descubrieran más adelante otras partículas semejantes a Bosones de Higgs u otros tipos de Bosones Higgs. Algunas teorías de la física de partículas proponen más de un bosón de Higgs. Para el curso de estas teorías, es importante conocer bien las propiedades de esta nueva partícula.

Aplicaciones para la sociedad

Todos los dispositivos electrónicos y la tecnología de telecomunicaciones con los que la sociedad cuenta hoy, son posibles gracias al conocimiento del electromagnetismo, pero cuando este fenómeno se investigó, en el siglo pasado, no se concebían tantas aplicaciones.

Myriam Mondragón señaló que el mismo caso aplica para los estudios de física de partículas, sin duda, tendrán aplicaciones que van a revolucionar la vida humana como la conocemos, pero, de momento, muchas de las futuras aplicaciones no pueden siquiera imaginarse.

También hay aplicaciones que van surgiendo en el camino, al tiempo que se desarrolla la investigación; dos ejemplos son el cómputo distribuido, para mejorar la capacidad de procesar datos, y la hadronterapia, un método reciente de tratar tumores que consiste en dirigir haces de partículas para destruir tejido enfermo.

“Mientras más fundamental es nuestro conocimiento, las aplicaciones serán de más largo alcance”, sostuvo Miriam Mondragón.

¿Existe la materia oscura?

El bosón de Higgs y otras partículas de alta energía están muy relacionadas con lo que sucedió en los primeros instantes del Universo, antes de se dieran las condiciones para que se formaran los átomos y todo lo que está hecho con ellos.  En este sentido, conocer mejor qué sucedió en el universo temprano, cómo se dio el cambio de fase de cuando no había átomos al universo cómo lo conocemos ahora, tiene implicaciones para la astrofísica, la cosmología y la física de partículas elementales.

Los físicos van a seguir investigando e indagando que sucedió en esos primeros momentos. El Gran Colisionador de Hadrones retomará sus experimentos haciendo colisiones a las más altas energías. Esto, sin duda, llevará a nuevos descubrimientos.

Tras el anuncio del Premio Nobel de Física 2013, uno de los ganadores, Francois Englert, señaló que uno de los grandes problemas de la física que quedan por resolver es el tema de la materia oscura. El científico galardonado dijo que esperan que el tema de la materia oscura esté relacionado con la física de partículas, y que haya avances en el conocimiento de este fenómeno en los próximos años.