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Es un momento trascendental para la física, afirman científicos españoles

España es uno de los principales contribuyentes al CERN, tanto en presupuesto como en talento investigador. Sobre el reciente y sonado hallazgo del bosón de Higgs, los expertos españoles opinan que nos encontramos en un momento trascendental para la física, ya que este bosón era el único ingrediente aún no verificado del llamado Modelo estándar de la física de partículas. Este Modelo permite conocer, comprender y anticipar el funcionamiento y el comportamiento del Universo.

Es un momento trascendental para la física, afirman científicos españoles

España es uno de los principales contribuyentes al CERN, tanto en presupuesto (el 8,11% de las aportaciones en 2012) como en talento investigador.

Además de haber diseñado y construido varios subdetectores, los grupos españoles participan de forma destacada en la operación y mantenimiento del LHC, así como en la recogida y análisis de las colisiones producidas por los experimentos, incluidas las que pueden conducir a la confirmación definitiva del bosón de Higgs.

De hecho, dos investigadoras españolas, Martine Bosman y Teresa Rodrigo, presiden, respectivamente, los consejos de colaboración de los experimentos ATLAS y CMS que han hecho posible el hallazgo de la nueva partícula.

Los grupos españoles en ATLAS han estudiado diferentes estados finales resultado de la desintegración de la partícula de Higgs en dos fotones, dos leptones taus, dos quarks bottom, y dos bosones Z o W.

En el caso de CMS, destaca la participación en el análisis del canal de desintegración del higgs en bosones WW, así como en canales asociados a la desintegración en bosones ZZ.

Los físicos españoles, tanto los que han desempeñado un papel relevante en estos dos experimentos como todos los demás, también están emocionados por el descubrimiento y ansiosos por seguir adelante.

Es un momento trascendental para la física, afirman científicos españoles

“Se cierra un capítulo de la historia de la física fundamental”

Según Alberto Casas, director del Instituto de Física Teórica UAM/CSIC, «el descubrimiento anunciado en el CERN es trascendental para la física de partículas y para la ciencia en general, ya que todo está hecho de partículas.

El bosón de Higgs era la última pieza importante por descubrir del llamado Modelo Estándar, es decir, la teoría que tenemos para describir el comportamiento de las partículas. Esta teoría funciona a las mil maravillas, excepto por el hecho de que no se había encontrado el bosón de Higgs.

Pero esta pieza que faltaba es esencial para que todo encaje, para que la estructura del Modelo Estándar sea consistente. Más concretamente, el descubrimiento del bosón de Higgs nos reafirma en el mecanismo teórico por el que creemos que las partículas adquieren masa; una cuestión absolutamente fundamental.

Por otro lado, estrictamente, lo que se acaba de descubrir es una partícula con una masa –unas 134 veces la de un protón–, en el rango esperado para el bosón de Higgs. Además la partícula presenta otras propiedades, como el spin y la forma en la que se desintegra, en acuerdo con lo predicho teóricamente para un bosón de Higgs. Pero este aspecto no está aún completamente confirmado, y para estar seguros de ello habrá que esperar aún algún tiempo, del orden de tres o cuatro años.

Sin embargo, sea el bosón de Higgs predicho por el Modelo Estándar o un bosón con propiedades algo diferentes –lo cual supondría un reto excitante–, el hallazgo seguirá siendo trascendental para la física de partículas. Podemos decir que hoy se cierra un capítulo de la historia de la física fundamental y se abre uno nuevo».

Es un momento trascendental para la física, afirman científicos españoles

«De momento no hay nada que nos permita dudar de que es el bosón de Higgs»

Teresa Rodrigo, investigadora del Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-UC), afirma que “sin duda es un momento único para la física. Yo creo que en todos nosotros quedaba siempre un atisbo de duda de que el higgs existiera.

Todos los datos apuntaban a ello, pero esta nueva ‘especie’ de partícula es verdaderamente singular. Esperemos que este descubrimiento no sea mas que el comienzo de un fructífero programa en el LHC.

También creo que es muy importante destacar el triunfo que supone la colaboración internacional en este proyecto. Se trata de un ejemplo de buen hacer, eficacia y optimización de recursos.

El próximo paso, como en todo gran descubrimiento, es estudiar detenidamente y con suficiente estadística las características y propiedades de este bosón.

Por el momento creemos no hay nada que nos permita dudar de que es el tan esperado bosón de Higgs del Modelo Estándar de física de partículas, pero hay que estudiar bien sus propiedades y confirmar su naturaleza. Este trabajo ya ha comenzado”.

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“Hemos encontrado el Higgs o algo muy parecido”

Según Marcos Cerrada, investigador del CIEMAT y co-coordinador del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), «cuando en 1964 se propuso el mecanismo de Higgs, se planteó un problema que ahora, tras este largo recorrido, está a punto de resolverse. El bosón de Higgs era el único ingrediente que todavía no había podido ser verificado experimentalmente en el modelo estándar –el marco teórico que tenemos en física de partículas–. Uno de los objetivos del LHC era precisamente resolver si el bosón de Higgs existía o no.

El comunicado oficial del CERN ha sido bastante cuidadoso en no decir que hemos descubierto el bosón de Higgs, pero lo que está diciendo es que la evidencia de los dos experimentos ATLAS y CMS realmente es suficiente para anunciar que se ha descubierto una nueva partícula. La única duda que queda por resolver es si es el bosón de Higgs o algo un poco más exótico; lo que en inglés denominan como higgs-like: no es el higgs, pero es algo que se le parece mucho.

Se abre así una nueva etapa. El futuro de los experimentos de altas energías en el LHC será estudiar esta nueva partícula, ver sus propiedades, determinar si es el bosón de Higgs del modelo estándar o algo más complicado. Lo que ya parece claramente descartado es que realmente no haya nada, que era uno de los temores que muchos científicos tenían hace un año. Podemos decir que hemos encontrado realmente algo que es el higgs o muy parecido».

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“No es ni mucho menos el final de la historia”

Carmen García, investigadora del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) afirma que “estamos viviendo un momento histórico, fruto del esfuerzo de una amplia comunidad de científicos que durante más de 20 años han aunado sus esfuerzos en un proyecto común. Los resultados que acabamos de presentar son espectaculares, prácticamente una semana después de tomar los últimos datos hemos sido capaces de anunciar esta descubrimiento. Esto ha sido posible gracias al buen funcionamiento del acelerador, de los detectores y de todo el sistema de computación.

La observación de esta nueva partícula no es ni mucho menos el final de la historia. Su descubrimiento es solo el primer paso para un amplio programa de estudios. Tenemos que entender cuáles son sus propiedades para ver si es el bosón de Higgs predicho en el Modelo Estándar o es otro tipo de bosón exótico.

No debemos olvidar que el LHC no solo se dedica a la búsqueda del bosón de Higgs para entender por qué las partículas elementales tienen masa. Hay una gran cantidad de preguntas para las que aún no tenemos respuesta, como por qué vivimos en un universo fundamentalmente de materia, qué materia compone el universo, etc. Estos son algunos otros temas del programa de LHC”.

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“Si no fuera el higgs sería incluso más interesante”

Antonio Pich, coordinador del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), señala por su parte que “tenemos algo llamado Modelo Estándar que prácticamente explica todo lo que sucede a nivel microscópico, es decir, cómo está compuesto el mundo, qué fuerzas mueven las cosas. Es un modelo que tenemos desde hace muchos años, esta testado y funciona maravillosamente bien, pero tenía un fallo de salida y es que el modelo nos decía que todos los objetos del universo carecían de masa. Y si no tenemos masas, el átomo no puede existir, nosotros no podemos existir.

Hace casi 30 años los físicos tuvieron una serie de ideas para ver cómo, sin romper el modelo y manteniendo todas sus virtudes, se podía dotar de masa a los objetos del universo. Hacía falta introducir un nuevo campo diferente, que es el campo de Higgs. Y desde entonces lo hemos estado buscando, pero no se dejaba cazar.

El LHC se construyó con el objetivo prioritario de cazar ese objeto. Al principio no podíamos saber si iba a existir o no. En mi carrera científica, y tengo bastantes años, lo que hemos visto ahora es el avance científico más importante que he presenciado en física fundamental. Es algo nuevo que nos va a abrir muchas puertas.

El LHC no se ha acabado aquí, lo mejor empieza ahora. Ahora es cuando realmente vamos a aprender cosas y espero que muchas. El objeto descubierto tiene todas las características del bosón de Higgs. Si lo es, será uno de los logros mayores de la física. Si no lo es, sería incluso más interesante, porque sería una partícula tipo Higgs que soluciona el problema que hace falta –la generación de masa– pero al mismo
tiempo que nos cerraría un puzle, nos abriría otro. Al LHC le quedan años apasionantes”.

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“Lo primero será hacerle a la nueva partícula su carnet de identidad”

Según Mario Martínez, investigador del Instituto de Física de Altas Energías de Barcelona (IFAE), “este es el descubrimiento científico más importante, junto con la expansión del universo, que se ha hecho en el siglo XXI. Para los físicos de partículas es algo que esperábamos desde hace 50 años y que abre unas posibilidades enormes a la hora de abordar temas que tenemos sobre la mesa como la materia oscura, la asimetría materia-antimateria o la posible existencia de supersimetría.

La supersimetría predice la existencia de partículas higgs-like, no solo una, sino una familia, y el hecho de haber descubierto una abre todo este campo. Se presentan años muy interesantes. Lo más prioritario es establecer qué tipo de partícula es, hacerle una radiografía. Hay que entender cómo interacciona con otras partículas, estudiar con más precisión su masa, sus números cuánticos… Es decir, hacerle su carnet de identidad.

La prioridad número dos, para experimentos como ATLAS y CMS en la frontera de la energía, es establecer la existencia de supersimetría, de un candidato para la materia oscura –también relacionado con supersimetría-, y establecer nuevas dimensiones espaciales.

¿Cómo interacciona la materia oscura con la ordinaria? Las teorías más populares establecen que el higgs podría ser esa partícula implicada en la interacción entre ambas materias, pero de momento son especulaciones”.

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“Puede ser el higgs o una nueva física”

Por último, Javier Fernández, investigador de la Universidad de Oviedo (Gr. de Física Experimental de Altas Energías), señala que “el hallazgo supone la existencia de una nueva partícula con masa en torno a 125GeV que, en principio, es compatible y presenta propiedades idénticas a las esperadas por un bosón de Higgs de dicha masa, todo con una confianza de más del 99,9999%.

¿Pero es esto el bosón de Higgs? Todo apunta a que lo sea, pues se comporta como esperamos que lo haga de acuerdo a la teoría y dentro de las incertidumbres experimentales que tenemos. Sin embargo, la cautela nos obliga a decir que aun tenemos que verificar si realmente es cierto o es algo con las mismas propiedades pero no el higgs exactamente, si no una ‘nueva física’.

Es decir, tenemos que cambiar de la etapa de descubrimiento en la que estábamos hasta ahora, a la de caracterización y entendimiento de esta nueva partícula. De momento, yo creo que esta es la visión más prudente y generalizada, al menos dentro de la colaboración CMS en la que estamos involucrados. Los pasos siguientes serán la confirmación y caracterización de ese estado y, en particular, medir con precisión su masa y sus fracciones de desintegración así como otras propiedades como el espín, con la toma de datos que se reanudó el pasado lunes y que continuará hasta final de año”.

RedacciónT21

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