Tercera Cultura
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En busca de la partícula de Higgs

Los físicos de partículas elementales y física de altas energías se reúnen en Paris.

 En busca de la partícula de HiggsDel 22 al 28 de julio ha tenido lugar la 31ª ICHEP (International Conference on High Energy Physics) en París. Se trata de la reunión internacional más importante de los físicos de alta energía, es decir, teóricos y experimentales del estudio de las partículas elementales, incluyendo el elusivo bosón de Higgs (al que el físico experimental Leon Lederman bautizó como “La partícula divina”); además, de la física más allá del llamado Modelo Estándar (http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_Modelcura), ondas gravitacionales, telescopios de neutrinos, oscilaciones de neutrinos, materia obscura etcétera.

Tres han sido las máquinas – si se puede llamar máquina a unas instalaciones como las del ILC (International Lineal Collider), del CERN, de 27 km de longitud y 10.000 millones de euros – cuyos datos se esperaban con mayores expectativas: las primeras de los detectores Atlas (http://atlas.ch/) y CMS (http://public.web.cern.ch/public/en/lhc/CMS-en.html), del citado LHC del CERN; HERA (http://en.wikipedia.org/wiki/Hadron_Elektron_Ring_Anlage) un anillo subterráneo en Hamburgo que hacía chocar electrones y protones;  y del Tevatron del Fermi National Accelerator Laboratory (http://www-bdnew.fnal.gov/tevatron/).

Los detectores Atlas y CMS presentaron los jets – un spray de partículas producido por un quark o un gluón en colisiones de alta energía (http://lifeandphysics.wordpress.com/2010/07/18/quarks-gluons-and-jets/) – de mayor energía jamás observados. Se ha medido sus “tasa” – cuantos de esos eventos se pueden producir por colisión de un protón – y se ha comparado con el llamado Modelo Estándar, es decir, la teoría más avanzada y más completa sobre la física de las partículas elementales, y hasta las energías ahora alcanzadas el acuerdo de los experimentos con la teoría sigue siendo muy sólido, lo cual es para unos una buena noticia y para otros – los que esperan fallos en el Modelo Estándar para así buscar nuevas teorías y nuevos experimentos – no tan buenas. Habrá que esperar a los próximos meses cuando el LHC alcance mayores energías (ahora está más o menos a la mitad de la energía que espera lograrse) para ver si aparecen nuevos resultados que indiquen nueva física que no encaja en el Modelo Estándar (ahora se están alcanzado energías de 7 TeV, y el anillo esta diseñado y construido para 14 TeV), y mayor precisión.

HERA estuvo en funcionamiento colisionando electrones y protones desde 1992 a 2007 y aún están analizando sus resultados y los datos que presentaron en París son realmente preciosos por sus mediciones precisas. Sus jets se siguen usando para medir la fuerza de la fuerza nuclear fuerte.

Lo más esperado del CDF (uno de los detectores del Tevatron) del Fermilab eran sus resultados acerca de la masa del bosón de Higgs. Los últimos datos presentados no permiten asegurar qué masa tendrá el bosón de Higgs, pero según los últimos datos del esfuerzo combinado de sus dos detectores – CDF y DZero – para encontrar la partícula de Higgs se eliminan  ls posibilidades de que se encuentre entre 158 y 175 GeV.

Otro aspecto importante es el de la precisión, que se obtiene cuando se “afina” el detector tras miles de millones de choques de partículas. Por eso se continúan usando datos de HERA, por ejemplo, aunque lleve cerrado desde el 2007. Se dice en los círculos de físicos experimentales de alta energía que los mejores resultados de un experimento a menudo llegan al final de su vida útil. Por ello los físicos experimentales quieren estar seguros de que ya se les ha sacado todo el jugo a sus “wonderfull old machines”. En efecto, los viejos experimentos han sido capaces de determinar la escala de energía de sus jets con una precisión del 1%. Esto significa que los experimentadores saben que la energía en los aparatos de medida de sus detectores se corresponden con la energía que ha activado a esos detectores con precisión de una parte en cien. La cifra equivalente para Atlas y CMS es por ahora de entre el 5% y el 10%. A medida que progresen los experimentos esta precisión llegará al 1%, pero esto les llevará años de trabajo y millones de datos. Por ello la escala de energía del jet de los dos detectores, Atlas y CMS del LHC del CERN permanecerá siendo durante años la mayor fuente de incertidumbre de las medidas que se hagan en ellos.

Respecto de los neutrinos, esas partículas de masa tan pequeña que les permite viajar a casi la velocidad de la luz y que por no tener carga eléctrica son muy difíciles de detectar, en las sesiones correspondientes del ICHEP se dieron algunos resultados que ponen en duda ciertas propiedades de los neutrinos, como son su cambio de “sabor” (una propiedad de algunas partículas elementales) en vuelo, lo que se tomó como la explicación más probable de la “desaparición” de un tercio de los neutrinos que nos llegan desde el sol. Si esto es así, habrá que volver a la mesa de trabajo y a refinar los experimentos para explicar esta divergencia en los datos.

Nada nuevo sobre la materia y la energía obscura. Al menos, nada espectacular. Habrá que esperar a que el LHC empiece a producir choque por encima de los 10 o 12 TeV. De momento, y respecto a predecir el futuro de la física de alta energía, los experimentadores del Fermilab se han confiado en el pulpo Paul (http://francisthemulenews.files.wordpress.com/2010/07/dibujo20100717_rumors_about_the_higgs_ask_paul_the_octopus.jpg).

Pero los  físicos de altas energías no quieren que el LHC sea su último acelerador en este inicio del siglo XXI y ya se están planeando otras “máquinas del Big Bang”, como también se las ha llamado popularmente. En París se han presentado los planes del ILC (International Linear Collider) por parte de Global Effort Team, que ya está al final de su Fase Técnica de Diseño 1. Asimismo el Compact Linear Collider (CLIC) hizo una presentación de su Conceptual Design Reporter. Se trata ya de proyectos multinacionales con participación de una importante cantidad de fondos que se deberán obtener no a la escala multinacional del CERN, sino a una escala más global.

El lunes intervino el presidente francés Nicolás Sarkozy, quien, entre otras cosas dijo:

“Ustedes han venido a París a compartir sus trabajos Y ustedes representan la élite de su disciplina a nivel mundial. ¡Y qué disciplina! No me lanzaría a la descripción detallada de sus trabajos, sería bastante incapaz, incluso si sé hasta qué punto ustedes encarnan la esencia de la ciencia, su ambición primera: empujar las fronteras del conocimiento, explorar y cartografiar los territorios aún desconocidos del pensamiento. No hay una más bella aventura humana que la que ustedes viven a diario”

[…] “A los espíritus pesarosos – existen algunos – que pretenden que la investigación de ustedes está muy alejada de las urgencias a las que nuestro planeta debe responder, las grandes enfermedades, la pobreza, los imperativos del desarrollo, les quiero decir que las urgencias del momento no deben, no deben jamás hipotecar las exigencias a larga duración. Es un empobrecimiento oponer estas dos realidades, la urgencia del momento y la exigencia de larga duración. El saber es un todo: las sorpresas de la investigación fundamental, han permitido a veces las innovaciones más fecundas que tocan nuestra vida cotidiana. Vuestra actividad hace progresar las tecnologías  más punteras, a través de equipamiento que ustedes utilizan, incluyendo la Web, que se invento en el CERN.”

[…] “La investigación fundamental no pretende alcanzar aplicaciones concretas, pero el país que la relegue a segundo rango de sus preocupaciones comete un error histórico. La ciencia es un edificio que debe ser completo: no hay aplicaciones si no hay investigación fundamental… “

[…] “De esta profunda unidad del saber, ustedes son testigos, ustedes los físicos, notablemente por la historia reciente de su disciplina: ustedes han sabido descompartimentar los dominios operando en la unión entre cosmología y la física de partículas. ¿Y cuantos físicos han pasado de contar átomos a analizar el funcionamiento de las células, para beneficiarse así de los avances más recientes de la biofísica?”

[…] “Esta descompartimentación de saberes, les pido hoy que la sigan en dirección al gran público. No hay que tener miedo, no hay que tener vergüenza de compartir sus descubrimientos con el mayor número posible de los ciudadanos. Nuestros contemporáneos están sedientos de saber: están animados de una inmensa curiosidad por la ciencia.”

Si desean leer el discurso entero – cosa que sólo recomiendo a los verdaderamente interesados en los costes y las inversiones en física de altas energías – pueden hacerlo, en francés, ¡cómo no!, en http://www.elysee.fr/president/les-actualites/discours/2010/35eme-conference-internationale-de-la-physique-des.9370.html

Finalmente, la cifra de asistentes fue algo más de 1000, entre los que se encontraban 34 españoles o investigadores que trabajan en instituciones españolas.

Fernando Peregrín

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