miércoles, 4 de julio de 2012

Estamos más cerca de descubrir "la partícula de Dios"

Hoy, 4 de julio de 2012, cuando en otras partes reina la intolerancia, la comunidad científica celebra esta fecha que deberá pasar a la historia, pues estaríamos a una nada de descubrir esa misteriosa partícula elemental, la que determina nuestra forma, nuestra materia, nuestra masa.

Con este nombre épico fue bautizada una partícula hipotética, una que se inventó para explicar el modelo estándar de la física de partículas, la existencia de la partícula divina fue predicha por el físico Peter Higgs en 1964, para explicar porqué las cosas tienen masa. Tambien en su honor se le llama "El Bosón de Higgs"

Suena medio extraño, porque damos por sentada la existencia de la masa, es lo que podemos ver, sentir, tocar, pesar, no es facil explicar porqué las cosas tienen materia, y porqué la materia tiene todas las propiedades inherentes a ella.

Para explicarlo debemos recurrir primero a decir lo que nos enseñan en la secundaria: estamos hechos de átomos (y a darrrle átttomos!!! como decia MacBain en los Simpson...), pero los átomos no son la partícula mas pequeña e indivisible, en la misma secundaria nos enseñan que el átomo se divide a su vez en "partículas subatómicas" llamadas protones y neutrones en un núcleo, mientras que existen electrones orbitando a su alrededor, un sistema solar en miniatura, si se desea verlo así. 

Pero ah, sorpresa, los protones y neutrones, a su vez, se componen de otras partículas más elementales: los "quarks"... y así podemos seguir dividiendo y dividiendo, para llevarnos toda la vida hablando de muones, neutrinos, piones, hadrones, leptones, mesones, positrones, blah, blah, blah... 
Tambien podemos agruparlas en fermiones, que forman la materia, y bosones, las particulas que transmiten las fuerzas entre las demás partículas, pues bien, nuestro objeto de interés hoy, el bosón de Higgs, es una de estas particulas, y transmitiría la propiedad de la masa.

¿cual es el revuelo de descubrir o no el bosón de Higgs? Vayamos a ello.

El "modelo estándar de la física de partículas", explica que en el Universo hay 4 fuerzas fundamentales: las partículas interaccionan entre sí usando estas fuerzas.
De acuerdo con esta teoría, cada fuerza, o "interacción fundamental" está determinada por una partícula y su "campo de energía" específico.
Lo entenderemos más facil si explicamos cada fuerza:
La primera: el electromagnetismo, del que derivan formas de energía como la luz y la electricidad. A todos nos queda más o menos claro el concepto de "campo electromagnético", este es el campo de energía de la interacción electromagnética, y tiene su partícula: el fotón. El fotón es una partícula carente de masa: la luz no tiene masa, por ejemplo, y está hecha de fotones, nuestros cuerpos emiten luz visible y no perdemos el "peso" de nuestros fotones, porque no tienen masa. Las interacciones del fotón con el campo electromagnético son las que determinan las propiedades magnéticas de las cosas, podemos imaginar al foton como una hoja de arbol en un estanque de agua, y el campo electromagnético como las ondas en la superficie del agua. Según sea la manera en que la hoja se mueva en el agua, será la propiedad magnética de dicho líquido.
El fotón, particula carente de masa, responsable de la luz y el magnetismo
La gravedad

La segunda fuerza fundamental es la gravedad, tambien todos entendemos el concepto de "campo de gravedad", por ahora, la particula asociada, el gravitón, continua siendo hipotética. La siguiente interacción fundamental es la Fuerza Nuclear Fuerte, tambien llamada "color", y esta es la que hace que los quarks se unan formando protones y neutrones, la partícula ascociada es el "Gluón", que como lo dice su nombre en ingles, funcionaría como un "pegamento" para los quarks. La ultima fuerza fundamental es la Fuerza Nuclear Débil, esta se ascocia con las desintegraciones radiactivas.

Si imaginamos un átomo con su nucleo y sus orbitas, imaginemos que los gluones, fotones, gravitones, bosones de Higgs y muchas de esas particulas andan por ahí en el átomo, como los asteroides entre los planetas.

El bosón de Higgs es una partícula hipotética que explicaría porque las partículas como los quarks, protones, neutrones, y otras, están dotadas de "masa", mientras que otras como el fotón, no tienen masa.
Teóricamente, el Bosón de Higgs se debe corresponder con su propio campo de energía, o "Campo de Higgs", cuando una particula pasa por un campo de Higgs, interaccionará con éste, los bosones se unirían a dicha partícula, dándole la propiedad de la "masa". Ese es, a grandes rasgos, el secreto de la "Partícula de Dios". 

Un ejemplo es como si un grupo de mujeres entrasen a un antro, habrá una que llamará más la atención que el resto de sus amigas, y se rodeará de hombres... algo así es esto del Campo y Bosón de Higgs, la chica mas atractiva "interacciona" y "atrae" a los "bosones" a su alrededor, entre mas hombres la rodeen, mas "masa" tiene. Las otras chicas de igual modo tendrán mas o menos masa según sea su capacidad de "interaccionar" con los bosones (aunque ellas prefieren llamarnos "bolsones").

Teóricamente, el bosón de Higgs tendría una masa de entre 115 y 180 GeV, gigaelectronvoltios (evidentemente, no se puede medir en gramos), y encontrar restos de una partícula en ese rango es lo que tan afanosamente estan buscando los científicos  del CERN en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC por su sigla en inglés), un gran acelerador de partículas en forma de túnel  circular subterráneo, donde mediante grandes campos magnéticos se aceleran particulas subatómicas hasta velocidades extraordinarias, y luego chocan, produciendo un estallido microscópico de energia y partículas diversas, solamente por unos nanosegundos, o menos.
Los detectores registran las trazas de energía, se les mide y se puede determinar las características de la particula que lo produjo.
Ejemplo de un acelerador de partículas y las trazas de energía que se obtienen tras las colisiones
El Bosón de Higgs ha sido muy elusivo, al menos hasta ahora, el 21 de abril de 2011 saltó la noticia: el LHC habria detectado una traza en la marca de los 115 GeV, el rango de la partícula de Dios, no era nada seguro, era muy aventurado señalar que el Boson de Higgs había sido descubierto.

Pero hoy, 4 de julio de 2012, el CERN ha anunciado que luego de millones de colisiones en el LHC a cargo de 2 equipos de científicos conocidos como ATLAS y CMS, se encontrado un bosón que concordaría con el de Higgs en un 99%, una certeza casi absoluta, pero se requiere de más pruebas, su espectro de masa estaría en los 114.4 GeV.
Científicos del CERN anunciando el casi-hallazgo de la partícula de Dios
Entender y comprender esta partícula será tan importante como en su día lo fue el descubrimiento de la gravedad por un soñador que se quedó dormido debajo de un manzano. El bosón de Higgs, al igual que la gravedad estuvo siempre ahí, pero no lo habíamos visto.

Les dejo algo gracioso, y algo para reflexionar:
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Somos lo que somos, y tenemos las características que tenemos, debido a que estamos llenos de esas misteriosas partículas de Dios... morimos el día que ellas nos llevan de regreso, lejos de nuestra prisión material, cuando escapamos de nuestro propio campo de Higgs...
(eso lo inventé yo)

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