El Bosón de Higgs Explicado a mi abuela metalera

Decía Albert Einstein que uno no ha entendido realmente algo hasta que no es capaz de explicárselo a su abuela. Aceptamos el reto e intentamos explicar de manera sencilla qué es la partícula de Higgs y por qué es trascendente su búsqueda.

Querida abuela:

La Física no es una cuestión tan complicada como parece. En los últimos meses, habrás escuchado hablar sobre esa partícula que los científicos se afanan en buscar con sus gigantescas máquinas en Ginebra y de la que depende buena parte de nuestro conocimiento sobre el mundo. La llaman el bosón de Higgs. Hace una semana, los físicos del CERN anunciaron que tenían la partícula acorralada y que pronto podrían decirnos tanto si existe como si no. ¿Cómo es posible que aún no lo sepan?, te preguntarás. ¿Y cómo puede tener tanta importancia una partícula tan insignificante que ni siquiera la podemos detectar?

El asunto, querida abuela, se remonta a hace 13.700 millones de años. Entonces se formó la materia y se produjeron unos niveles de energía increíbles en lo que conocemos como Big Bang. Pero vamos a saltarnos esta parte. Mucho tiempo después de aquello, nuestros científicos están intentando comprender de qué están hechas las cosas y, no menos importante, cómo permanecen unidas. Respecto a la primera pregunta, y tras muchos palos de ciego, los físicos han conseguido desentrañar el rompecabezas de la materia y ya tienen un catálogo muy interesante.

 Las cosas están hechas de átomos, y dentro de estos átomos hay otras partículas más pequeñas como las que componen el núcleo, protones y neutrones, los electrones (que lo orbitan), los quarks, etc. Para encontrar nuevas partículas, los científicos las aceleran a una gran velocidad y las hacen chocar entre ellas en grandes colisionadores. Como la energía y la masa deben conservarse, cuando falta una parte al final del proceso los físicos saben que debe haberse creado una partícula nueva. Así se dedujo la existencia de otro personaje que se ha hecho muy popular últimamente, el famoso neutrino. Y así se busca el bosón de Higgs.

En cuanto a la forma en que se unen las cosas, después de muchas investigaciones sabemos que existen cuatro fuerzas fundamentales: la de la gravedad (la que hace que al pegar un saltito vuelvas a caer al suelo, por ejemplo), el electromagnetismo (que permite funcionar a los motores y a los teléfonos móviles), la fuerza nuclear fuerte (que mantiene unido el interior del núcleo de los átomos) y una cuarta fuerza conocida como fuerza nuclear débil y que aparecía en algunos procesos concretos, como el que se produce en los elementos radiactivos, como el uranio o el plutonio.

Pues bien, investigando este fenómeno, y en su afán por unificar las cosas, los científicos se dieron cuenta de que a altas energías, la fuerza débil y el electromagnetismo se comportaban igual, pero a bajas energías eran muy diferentes. La partícula responsable del electromagnetismo, el fotón, no tenía masa, pero las partículas responsables de la interacción débil, llamadas bosones W y Z, tenían una masa enorme. Es decir, a altas energías se comportaban igual que el fotón, como si no tuvieran masa, pero a bajas energías no. La pregunta que surgió entonces era aún más interesante. Ya sabíamos de qué están hechas las cosas y cómo permanecen unidas pero, ¿por qué tienen masa las partículas?

En 1964, un físico británico llamado Peter Higgs propuso una solución que otros desarrollarían más tarde: existía un campo, invisible pero presente en todo el universo desde el Big Bang, que era el responsable de darle masa a las cosas. ¿Cómo lo hacía? Para entenderlo, necesito que te imagines el universo como una gigantesca piscina. Todo lo que avanza en el agua se encuentra una resistencia, luego el agua (el campo de Higgs) es lo que les da la masa. Unas partículas encuentran mucha resistencia (tienen más masa) y otras no encuentran ninguna (como los fotones, la luz). Igual que el agua está compuesta de moléculas, ese campo de Higgs está compuesto de una serie de partículas hipotéticas, las conocidas como bosones de Higgs.

Para entenderlo, voy a adaptar un ejemplo que ponen los científicos del CERN. Imaginemos una sala llena de abuelas. Cada uno de ellas sería un bosón y juntas compondrían el campo de Higgs (el agua del anterior ejemplo). Si entrara alguien muy famoso en la habitación, se producirá una expectación en torno a él que terminará traducida en cierta resistencia a su avance. En este caso el famoso sería como una partícula y el campo de Higgs serían las abuelas, que le harían ganar masa. Mi amigo Ismael lo explicaba el otro día con una playa por la que avanzara un vendedor de helados con su carrito y que estuviera llena de niños invisibles. Los críos se arremolinarían en torno a él y le impedirían avanzar, dándole masa. En este caso los niños serían los bosones de Higgs.

¿Vas viendo por dónde van los tiros? Tranquila, aún estamos empezando y volveremos sobre este asunto. Para que lo entiendas mejor, debes saber que todo el conocimiento que te he expuesto anteriormente compone lo que los físicos conocen como Modelo Estándar de la Física. Se trata de una ecuación con muchísimas variables y funciona perfectamente para todo lo que nos proponemos. Y ahora sí, agárrate abuela, porque ésta es la ecuación:

¿Impresionada? No era mi intención asustarte, solo te he puesto la fórmula para que te fijes en un detalle y comprendas por qué se empeñan los científicos en buscar el bosón de Higgs. Vuelve a mirar la ecuación y fíjate en las "H". Ese valor representado en la fórmula es el bosón de Higgs y, aunque no lo hemos encontrado, es fundamental para que el Universo se comporte como se comporta, ya que cada vez que ponemos en marcha la ecuación, nuestras predicciones funcionan.

¿Por qué es tan difícil encontrar el bosón de Higgs? Aunque tenemos medidas indirectas de la existencia del campo de Higgs, hay que encontrar la partícula para tener la certeza de que existe. Pero esto es realmente difícil, porque cuando intentamos verlos, los bosones de Higgs se desintegran inmediatamente hacia otro tipo de partículas y no hay manera de registrarlo. 

Para que te hagas una idea, la vida media (en reposo) de un bosón de Higgs de 125 GeV es de una billonésima de billonésima de segundo, un yoctosegundo (¡qué palabra para presumir con las amigas!). Lo que están haciendo con esa gran máquina de Suiza, el LHC, es hacer que muchas partículas choquen entre sí a gran velocidad y ver las huellas que deja tras de sí el bosón. De momento, las pruebas no son lo suficientemente precisas para encontrarlo pero sí para "acorralarlo", ya saben en qué abanico de energía puede aparecer y como lo irán estrechando en los próximos meses, pronto sabemos si esa "H" de la ecuación existe, si en realidad son varias partículas en vez de una o si no hay rastro del famoso bosón y a los físicos les toca volver a echar cuentas. 

Veremos qué sucede a lo largo del año de 2013 y volveré a contarte qué han encontrado y si sabemos un poquito más de nuestro universo o seguimos hechos un lío.

Hasta entonces, cuídate mucho. Recuerdos al abuelo. 

 *PD. Ninguna abuela resultó herida durante la elaboración de este artículo. Si tu abuela es licenciada en física y no necesita que su nieto le explique nada, échale la culpa a Einstein, por basarse en estereotipos caducos e injustos sobre las abuelas.