Tras 18 meses averiado, el gigantesco túnel construido bajo el Centro Europeo de Investigaciones Científicas (CERN) vuelve a estar operativo y en busca de la misteriosa partícula teorizada por Peter Higgs en 1968. Los científicos de todo el mundo llevan más de medio siglo persiguiendo la respuesta al gran enigma de la Física moderna ¿Existe verdaderamente la ‘partícula de Dios’, como algunos la denominan? En caso de hallarse, teóricamente se podría explicar el origen del Universo, la composición de toda la materia conocida y completar el modelo físico estándar. Por otro lado, si no se logra confirmar su existencia, los investigadores confían en descubrir otros elementos que respondan a las incógnitas que aún quedan por resolver.
Para el ciudadano de a pie, que en la mayoría de los casos jamás ha oído hablar de esta misteriosa partícula, las investigaciones que se llevan a cabo desde 1995 en el
Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) son absolutamente desconocidas. A pesar de que uno de los inventos más importantes del siglo XX se desarrolló e implementó por primera vez en sus instalaciones, casi nadie sabe que la 'World Wide Web', el protocolo por el que se rige Internet, nació en el mismo lugar donde las mentes más privilegiadas de la actualidad intentan dar respuesta a preguntas como ¿De qué está hecha la materia? o ¿De dónde viene?
En 1968, Peter Higgs, un científico escocés, teorizó que para que el modelo estándar de la Física conocida fuera completo, debería interactuar con las fuerzas existentes (electromagnética, gravitatoria, fuerte y débil), una partícula hipotética muy concreta: el bosón de Higgs. Esta pequeña pieza del puzle físico es el único ingrediente del modelo estándar no verificado experimentalmente y sería la respuesta a las interacciones que se producen entre las 24 partículas del modelo. Además, explicaría el
origen de la materia, o, lo que es lo mismo, de todo aquello cuanto conocemos, desde la composición de una cafetera a la de las galaxias. “De este modo, en caso de verificarse la existencia del bosón, el modelo estándar sería validado”, señala Marcos Cerrada, investigador de la División de Física de partículas del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT).
La hipótesis planteada por Higgs hace más de 50 años encaja perfectamente con el modelo estándar pero el gran problema reside en que, hasta la fecha, el bosón de Higgs no ha podido ser ni demostrado ni observado debido a la
imposibilidad de alcanzar los niveles de energía necesarios para desencadenar su aparición. A pesar de los sucesivos intentos por demostrar su existencia, la misteriosa partícula sólo aparece como una incógnita lógica y muy probable en todos los modelos teóricos realizados. Cerrada indica que “la certificación de la existencia del bosón de Higgs ayudaría a entender por qué las partículas que se conocen tienen la masa que tienen”.
El LHC Con el fin de poder localizar y estudiar el bosón de Higgs, el CERN construyó entre 1995 y 2008 en la frontera francosuiza unas gigantescas instalaciones que albergan un túnel circular subterráneo de más de 27 kilómetros de longitud llamado Gran Colisionador de Hadrones (LHC en sus siglas en inglés). El LHC fue presupuestado, en un primer momento, en 1.700 millones de euros aunque el coste real, sólo de su construcción, rondaría los 2.300 millones.
A lo largo del conducto, que se encuentra a 90 metros bajo tierra, se ‘inyectarán’ haces de protones en direcciones opuestas que, tras ser acelerados por el millar de imanes superconductores refrigerados a -271°C con los que cuenta el LHC, colisionaran entre ellos, casi a la
velocidad de la luz, simulando las condiciones que se produjeron en el 'Big Bang'.
“Con el encuentro a muy alta velocidad entre estas partículas se liberará una enorme cantidad de energía no conocida hasta ahora en un laboratorio y es aquí cuando se espera que aparezca el famoso bosón”, señala Carmen García, investigadora del Instituto de Física corpuscular del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
“A lo largo del túnel se han construido cuatro gigantescas estructuras plagadas de sensores que serán las encargadas de recoger la información proveniente del impacto y filtrar los eventos validos”, añade García. Se prevé que se detecten unos 20 encuentros por cada
200.000 millones de partículas ‘inyectadas’ en el túnel de las que apenas unas pocas serán candidatas a ser el bosón de Higgs. La tarea a la que se enfrenta el CERN es descomunal, sobretodo teniendo en cuenta que la información de un único impacto tardará meses en ser analizada y puede que, aún así, no se logré obtener una respuesta satisfactoria.
Las expectativas puestas por la comunidad científica en este proyecto, que cuenta con un presupuesto de 700 millones de euros anuales, son extremadamente altas ya que el LHC tiene, como principal objetivo,
reafirmar y simplificar el modelo estándar. A pesar de ello, cabe la posibilidad de que una vez analizados todos los datos resultantes de los ensayos, el bosón de Higgs no aparezca. Los científicos están de acuerdo en admitir que tal escenario no sería un fracaso puesto ya se está trabajando en teorías alternativas para demostrar el modelo estándar. En este sentido, García señala que “si no encontramos el bosón otra cosa habrá que nos abra otras opciones”.
“Es probable que las pruebas detecten otra serie de partículas desconocidas que supondrían nuevos retos y enigmas para la ciencia moderna como la justificación de la
materia oscura que está detrás del 25 por ciento del Universo”, ha explicado García. Si la existencia del bosón no se consigue demostrar, se tendrá que reajustar la física tal y como la conocemos y buscar nuevas explicaciones al mismo enigma. ¿De qué está hecho el Universo?
¿La ‘partícula de Dios’? En los últimos años, se ha denominado al bosón de Higgs como la ‘partícula de Dios’ o la ‘partícula divina, apelativo que nació de la mano del premio Nobel de Física en 1988,
Leon Lederman. Carmen García refleja el parecer de la mayoría de la comunidad científica calificando el apodo como “nefasto”. Lo cierto es que el hecho de que exista gente que crea que detrás de la partícula elemental pueda esconderse algo místico o divino le ha otorgado una gran notoriedad mediática.
En un principio, los más críticos con el proyecto apelaban a la responsabilidad científica para no desencadenar fuerzas que el hombre no pudiera controlar. Estas voces contrarias al CERN se oponían a los ensayos ya que, al simular un nuevo 'Big Bang', podría suponer
el fin del mundo. Enmarcado en la eterna disputa entre ciencia y religión, el bosón de Higgs es visto, por unos, como la frontera entre lo terrenal y lo divino y, por otros, como la clave para acceder a un nivel de conocimiento superior totalmente desconocido.
Beneficios a largo plazo Uno de los grandes problemas a los que se enfrenta el CERN es justificar ante la opinión pública el enorme gasto económico que le suponen los experimentos a los países participantes. Desde 1995, el proyecto para buscar el bosón de Higgs ha contado con un presupuesto de más de
4.000 millones de euros sin apenas aportar ninguna aplicación práctica a corto o medio plazo.
En este sentido, Cerrada señala que “no se puede especular con las futuras aplicaciones que los experimentos que se desarrollan en el CERN producirán pero, sin duda, serán muy importantes aunque tarden en verse”.
Desde el CERN se esgrime que estos proyectos no son un gasto sino una inversión y que los avances de este tipo de investigaciones revertirán en la vida diaria dentro de unas
décadas. De todos modos, ya se pueden ver algunos avances en medicina, en numerosas industrias o, incluso, en programas educativos desarrollados a partir de los conocimientos adquiridos en estos experimentos.
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