El hallazgo del bosón de Higgs y las nuevas partículas por descubrir

Emanuel Pujol (Agencia CTyS) - Hace días, se conocieron los ganadores del premio Nobel de la Física: Peter Higgs y François Englert. El primero de ellos predijo, en 1964, la existencia de una partícula elemental que ahora se la conoce por su apellido (el bosón de Higgs); casi medio siglo después, a mediados del 2012, los físicos experimentales que trabajan en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) corroboraron que estaba en lo cierto.

El investigador del CONICET Gustavo Otero y Garzón, quien forma parte de uno de los grupos de investigación argentinos vinculados a la máquina de Dios, aseguró a la Agencia CTyS que “el resultado del descubrimiento fue en julio de 2012 y el LHC siguió relevando datos hasta diciembre del año pasado, lo cual permitió saber más sobre las características de esa partícula y notar que éstas coinciden con lo predicho por Higgs”.

La teoría de este físico teórico británico es llamativamente acertada. “El resultado de julio indicaba la existencia de una nueva partícula en un rango de energía muy particular que es la masa del Higgs, que son 126 giga electrón voltios. Posteriormente, con los nuevos datos, se observó esta partícula en otros canales y se vio que el Higgs se produce de otras maneras que también predice la teoría y con una frecuencia en dichos eventos que coincide con lo que anunciaba”, indicó Otero.

Con estos últimos datos, también se estudió el modo en que rota dicha partícula y la paridad. “La paridad tiene que ver con que en la naturaleza hay procesos que, si existen, deben tener una imagen especular, como una imagen espejo”, relató el investigador. Y explicó: “Frente a un espejo, la mano izquierda se ve como si fuera derecha; en la naturaleza, esos mecanismos se llaman procesos de paridad y las partículas tienen también su paridad. Y el bosón de Higgs tiene una paridad que también es compatible con la predicha en el Modelo Estándar”.

Más allá de lo lúcida y acertada que fue la teoría de Peter Higgs desde un comienzo, en 1964, en un primer intento, rechazaron la publicación de su artículo en una revista especializada. Finalmente, casi cincuenta años después, gracias al descubrimiento realizado en el LHC, la idea de Higgs alcanzó su mayor reconocimiento y parecía inevitable que recibiera el premio Nobel.

Al respecto, el doctor Otero, quien se desempeña dentro de uno de los equipos argentinos que forman parte de la gran colaboración internacional que permitió descubrir el bosón de Higgs opinó: “La gente del Nobel decidió darle el premio a los teóricos que propusieron la idea; en mi opinión personal, hubiera sido interesante que el premio hubiera sido compartido entre los físicos teóricos y experimentales; es cierto que sin la idea teórica nosotros no hubiéramos llegado al experimento, pero el experimento logró demostrar que la idea era cierta”.

No obstante, no hay muchos antecedentes de premios Nobel entregados a experimentos. “Hace más de 20 años, se premió al director de un experimento muy grande y eso nos daba esperanza de que, en este caso, agregaran al director actual del CERN, Rolf Heuer, en reconocimiento a la labor experimental de no solamente los más de 6000 físicos que operan en la actualidad, sino a la trayectoria de 20 años de ingenieros y físicos que hicieron que este proyecto fuera viable y que haya dado los resultados que dio”, sopesó Otero.

En tono coloquial, el doctor Otero comentó a la Agencia CTyS que el premio monetario de un millón de dólares le hubiera alcanzado a los físicos experimentales para salir a cenar. Sin excepciones, los premios Nobel reconocen a tres personas como máximo, por lo cual, el haber mencionado a Rolf Heuer, junto a Peter Higgs y François Englert, hubiera sido una manera de reconocer a toda la colaboración internacional. Pero no fue así.

La revancha de la Máquina
La máquina de Dios está detenida. Esta especie de séptimo día no es tanto de descanso, sino de trabajo para mejorar su tecnología y así poder acelerar partículas a mayores energías y optimizar sus sistemas de detección. De esta manera, se estima que, cuando vuelva a funcionar el LHC en 2015, podrá resolver problemas que el Modelo Estándar aún no puede explicar.

En este sentido, el doctor Otero comentó que “el Modelo Estándar engloba todo lo que sabemos en Física hasta hoy y todas las mediciones realizadas lo corroboran, pero esta teoría no permite incorporar a la fuerza gravedad, que es una de las cuatro fuerzas fundamentales; asimismo, sabemos que el universo se expande de manera acelerada y dentro de la teoría no hay manera de explicarlo; por eso, una manera de solucionar ese problema es asumir que existe la energía oscura, es decir, que el universo esta lleno de cierto tipo de energía que tiene que existir, pero no podemos detectarla en la actualidad”.

Por otra parte, los cálculos del Modelo Estándar no coinciden con el modo en que rotan las galaxias, por ejemplo, lo que hace pensar que hay cinco veces más materia que la que vemos; de allí que se hable de materia oscura.

No siendo suficiente la teoría de Higgs, surgieron otros modelos que intentan buscar partículas candidatas a ser la misteriosa materia oscura. Una de ellas es la teoría de supersimetría.

“En particular, en nuestro grupo de investigación de Buenos Aires, buscamos distintos tipos de teorías supersimétricas en el LHC, pero, si existen partículas supersimétricas, deben tener masas más elevadas que las que podía operar el LHC antes de su detenimiento”, contó Otero. Y agregó: “En tanto, a partir de 2015, el LHC podrá explorar un rango de energías más alto, por lo que, si existe la supersimetría, estaríamos en condiciones de poder verla, saber si estas teorías son acertadas y descubrir posiblemente nuevas partículas”.

Mejoras en el Gran Colisionador de Hadrones
Antes de la parada técnica, el LHC alcanzaba 8 Tera electrón voltios (TeV) en ciertas unidades y, en 2015, llegará a los 14 TeV. “Este será un rango de energía que nunca se ha explorado antes y que permitiría estudiar la presencia de partículas nuevas”, valoró Otero.

Este detenimiento está planeado hace casi una década. Como la tecnología mejora año tras año, se prevén estos parates. Así, se mejorarán los detectores, los electroimanes superconductores y se resolverán fallas en el diseño del acelerador de partículas.

“No solamente operará a más altas energías, sino que mejorará el sistema de detección, lo que permitirá aprovechar mucho más la información que se genera en cada colisión y podremos hacer una física mucho más interesante”, aseguró Otero.

Hay grupos de investigación argentinos que participarán en las mejoras del LHC. El grupo de la Universidad de Buenos Aires al cual pertenece Otero está trabajando en el desarrollo de unos sensores de silicio para uno de los detectores que cumple una función importante dentro del Gran Colisionador. “Recién comenzamos y vamos a demorar varios años en su desarrollo, por lo que no será incorporado en esta parada técnica, sino para la programada para dentro de seis años”, especificó a la Agencia CTyS.

En tanto, el grupo de la Universidad de La Plata está muy avanzado en el camino para hacerse cargo de la mejora de detector de luminosidad, para lo cual están buscando los subsidios, porque es muy costoso, pero ya tiene todo un equipo de ingenieros y técnicos para poder trabajar en la electrónica de este subdetector.