Stephen Hawking: el bosón de Higgs podría destruir el Universo

El bosón de Higgs, la escurridiza partícula descubierta en 2012 después de años de búsqueda y que se encarga de dar masa a todas las demás, podría destruir el Universo. Esto advierte el famoso físico y cosmólogo británico Stephen Hawkingen el prólogo del libro «Starmus: 50 años del hombre en el espacio», una colección de ensayos escritos por distintos científicos con motivo del festival del mismo nombre, que este año se celebra en Tenerife del 22 al 27 de septiembre. El científico dice que si se alcanzaran niveles muy altos de energía, el bosón de Higgs podría volverse inestable y causar un «deterioro catastrófico de vacío» que colapsase espacio y tiempo.

Claro que todo tiene sus matices. El físico, que ahora se encuentra de crucero rumbo a las islas Canarias después de partir de Southampton (Reino Unido) para asistir al festival Starmus, también destaca que la posibilidad de que esto ocurra es «muy poco probable», ya que los científicos todavía no han logrado crear un acelerador de partículas lo suficientemente grande como para producir semejantes condiciones.

El bosón de Higgs se parece cada vez más al bosón de Higgs

La nueva partícula elemental descubierta el pasado verano “se parece cada vez más a un bosón de Higgs”, ha anunciado hoy el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), junto a Ginebra, resumiendo los últimos datos presentados por sus científicos. Ahora han analizado dos veces y media más datos que los que tenían en julio y, por sus características, el nuevo bosón encaja cada vez mejor con el Modelo Estándar que describe las partículas elementales y sus interacciones.

El Bosón de Higgs es el descubrimiento de 2012 para 'Science'

El hallazgo del Bosón de Higgs es el descubrimiento científico del año, según la revista 'Science', que ha elaborado un ranking con los mayores logros que la ciencia ha obtenido en 2012, y entre los que también destacan la secuenciación del genoma del Denisovan, el aterrizaje de 'Curiosity' o el gran avance realizado con la ingeniería genética.

El pasado 4 de julio, los investigadores que trabajan en los experimentos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN anunciaron el descubrimiento del Bosón de Higgs,la última pieza que faltaba del Modelo Estándar de Física de Partículas. Gracias a esta investigación se espera poder explicar cómo otras partículas elementales obtienen su masa.

El bosón de Higgs, explicado para todos los públicos

¿Qué es el bosón de Higgs?
Es un tipo de partícula elemental que se cree tiene un papel fundamental en el mecanismo por el que se origina la masa en el Universo. La confirmación o refutación de su existencia es uno de los objetivos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el mayor y más potente acelerador de partículas del mundo que opera el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) en la frontera francosuiza, cerca de Ginebra. ¿Por qué es tan importante el bosón de Higgs?
Porque es la única partícula predicha por el modelo estándar de física de partículas que aún no ha sido descubierta. El modelo estándar describe perfectamente las partículas elementales y sus interacciones, pero queda una parte importante por confirmar, precisamente la que da respuesta al origen de la masa. Sin masa, el Universo sería un lugar muy diferente. Si el electrón no tuviera masa no habría átomos, con lo cual no existiría la materia como la conocemos, por lo que tampoco habría química, ni biología ni existiríamos nosotros mismos.
Para explicar esto, varios físicos, entre ellos el británico Peter Higgs, postularon en los años 60 del siglo XX un mecanismo que se conoce como el campo de Higgs. Al igual que el fotón es el componente fundamental del campo electromagnético y de la luz, el campo de Higgs requiere la existencia de una partícula que lo componga, que los físicos llaman bosón de Higgs.
¿Cómo funciona el mecanismo de Higgs?
El campo de Higgs sería una especie de continuo que se extiende por todo el espacio, formado por un incontable número de bosones de Higgs. La masa de las partículas estaría causada por una 'fricción' con el campo de Higgs, por lo que las partículas que tienen una fricción mayor con este campo tienen una masa mayor.
¿Qué es un bosón?
Las partículas subatómicas se dividen en dos tipos: fermiones y bosones. Los fermiones son partículas que componen la materia, y los bosones portan las fuerzas o interacciones. Los componentes del átomo (electrones, protones y neutrones) son fermiones, mientras que el fotón, el gluón y los bosones W y Z, responsables respectivamente de las fuerzas electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil, son bosones.
¿Cómo se puede detectar el bosón de Higgs?
El bosón de Higgs no se puede detectar directamente, ya que una vez que se produce se desintegra casi instantáneamente dando lugar a otras partículas elementales más familiares. Lo que se pueden ver son sus 'huellas', esas otras partículas que podrán ser detectadas en el LHC. En el interior del anillo del acelerador colisionan protones entre sí a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando se producen las colisiones en puntos estratégicos donde están situados grandes detectores, la energía del movimiento se libera y queda disponible para que se generen otras partículas. Cuanto mayor sea la energía de las partículas que chocan más masa podrán tener las resultantes, según la famosa ecuación de Einstein E=mc2.
Debido a que la teoría no establece su masa sino un amplio rango de valores posibles, se requieren aceleradores muy potentes para explorar este nuevo territorio de la Física. El LHC es la culminación de una 'escalada energética' dirigida a descubrir el bosón de Higgs en los aceleradores de partículas. Cuando alcance su máxima potencia en 2014, el LHC colisionará protones a una energía cercana a 14 teraelectronvoltios (TeV). Actualmente funciona a algo más de la mitad, 8 TeV. En cualquier caso, si existe, la partícula de Higgs se producirá en el LHC.
¿Cuándo se sabrá si se ha encontrado el bosón de Higgs?
En física de partículas el concepto de observación se define estadísticamente en términos de desviaciones estándar o 'sigmas', que indican la probabilidad de que un resultado experimental se deba a la casualidad en vez de ser un efecto real. Para conseguir una mayor significación estadística, y por tanto aumentar las probabilidades de observación, los experimentos necesitan analizar muchos datos. El LHC genera unos 300 millones de colisiones por segundo, por lo que la cantidad de datos a analizar es ingente. Se mide en femtobarns inversos, unidad que da idea de la cantidad de colisiones que se produce en un acelerador de partículas por unidad de área y tiempo (luminosidad).
Si una medida tiene 5 sigmas de nivel de certeza se habla de 'observación'. Para alcanzar 5 sigmas tendríamos que sacar cara más de 20 veces seguidas, una probabilidad menor de 0,00006%. Para estar seguros de que una observación corresponde a un bosón de Higgs del Modelo Estándar y no a otra partícula diferente, será necesario estudiar en detalle y con más datos las propiedades de la nueva partícula. En concreto, si la forma en que se produce y se desintegra está de acuerdo con lo predicho por la teoría o no, lo cual sería aún más interesante.
¿Qué sabemos hasta el momento del bosón de Higgs?
Búsquedas directas realizadas en anteriores aceleradores de partículas como el LEP del CERN y Tevatron, del Laboratorio Fermi de los Estados Unidos, establecieron que la masa del bosón de Higgs debe ser superior a los 114 GeV (gigaelectronvoltios; 1 gigaelectronvoltio equivale aproximadamente a la masa de un protón). Otras evidencias indirectas observadas en procesos físicos que involucran al bosón de Higgs descartaron una masa superior a 158 GeV.
Resultados sobre la búsqueda del bosón de Higgs en el LHC se presentaron en el CERN en diciembre de 2011, obtenidos a partir de 5 femtobarn inversos de datos recopilados desde 2010. Estos resultados mostraron que el rango de masas más probable está entre los 116 y los 130 GeV (gigaelectronvoltios), según el experimento ATLAS, y entre 115 y 127 GeV, según el experimento CMS. Lo más interesante es que los dos grandes experimentos del LHC vieron indicios de su presencia en la región comprendida entre los 124 y los 126 GeV.
¿Qué pasa si se descubre el bosón de Higgs?
Sería el comienzo de una nueva fase en la física de partículas. Marcaría el camino en la investigación de otros muchos fenómenos físicos como la naturaleza de la materia oscura, un tipo de materia que compone el 23% del Universo pero cuyas propiedades son completamente desconocidas. Este es otro reto para la disciplina y experimentos como el LHC.
¿Qué pasa si no se descubre el bosón de Higgs?
No descubrir el bosón de Higgs en los parámetros establecidos en el modelo estándar obligará a formular otra teoría para explicar cómo las partículas obtienen su masa, lo que requerirá nuevos experimentos que confirmen o desmientan esta nueva teoría. Así es como funciona la ciencia.
¿Qué beneficios tiene para la sociedad de la física de partículas?
La tecnología desarrollada en los aceleradores de partículas tiene beneficios indirectos para la medicina, la informática, la industria y el medio ambiente. Los imanes superconductores que se usan para acelerar las partículas han sido fundamentales para desarrollar técnicas de diagnóstico por imagen como la resonancia magnética. Los detectores usados para identificar las partículas son la base de los PET, la tomografía por emisión de positrones (antipartícula del electrón). Y cada vez más centros médicos utilizan haces de partículas como terapia contra el cáncer.
La World Wide Web (WWW), el 'lenguaje' en el que se basa Internet, fue creado en el CERN por Tim Berners-Lee para compartir información entre científicos ubicados alrededor del mundo, y las grandes cantidades de datos que producen los aceleradores de partículas motivan el desarrollo de una red de computación global distribuida llamada GRID.
Los haces de partículas producidos en aceleradores tipo sincrotrón o las fuentes de espalación de neutrones, instrumentos creados por los físicos para comprobar la naturaleza de la materia, tienen aplicaciones industriales en la determinación de las propiedades de nuevos materiales, así como para caracterizar estructuras biológicas o nuevos fármacos.
Otras aplicaciones de la física de partículas son la fabricación de paneles solares, esterilización de recipientes para alimentos o reutilización de residuos nucleares, entre otros muchos campos.
¿Cuál es la participación española en el LHC?
España es miembro del CERN desde 1983. La aportación española es proporcional a su PIB, y se sitúa detrás de Alemania, Reino Unido, Francia e Italia. Además de esta contribución fija, se aportan otros fondos para financiar la actividad de los grupos de investigación españoles que participan en los cuatro experimentos principales del LHC: ATLAS, CMS, LHCb y ALICE.
En la plantilla del CERN hay un centenar de españoles, a los que se suma otra serie de personal en las categorías de investigadores (fellows y asociados), estudiantes técnicos y de doctorado, investigadores colaboradores en experimentos del LHC y otros del CERN. En total, 900 científicos e ingenieros españoles participan activamente en el CERN.
La participación de los grupos de investigación españoles en el LHC cuenta con el apoyo del Ministerio de Economía y Competitividad a través del Programa Nacional de Física de Partículas y del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), proyecto Consolider-Ingenio 2010. Además de haber diseñado y construido varios subdetectores que son clave en la búsqueda de nuevas partículas en el LHC, los grupos españoles participan de forma destacada en su operación y mantenimiento, así como en la recogida, procesado y análisis de las colisiones producidas por los experimentos, incluyendo aquellas que pueden conducir a la observación del bosón de Higgs. leer mas

El bosón de Higgs ya está a punto

El CERN considera que puede haber datos suficientes para el descubrimiento y confirma que los hará públicos el 4 de julio en una importante conferencia internacional sobre Física en Melbourne Después de una semana de rumores y especulaciones, todo indica que, en efecto, al bosón de Higgs le queda poco tiempo para seguir siendo un misterio. El director general de Organización Europea de Investigación Nuclear (CERN), Rolf Heuer, ha señalado que ya puede haber «datos suficientes» para confirmar si existe o no la escurridiza partícula, encargada de dar masa a las demás en el Universo y uno de los grandes misterios de la Física moderna. Los físicos han confirmado que darán a conocer los últimos datos sobre el bosón el 4 de julio, como prolegómeno a la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (Ichep) que comienza ese mismo día en Melbourne, Australia.

Con motivo de la conferencia, el CERN llevará a cabo un seminario para compartir con la comunidad científica la última actualización en la búsqueda del bosón de Higgs. En este seminario, los experimentos ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) entregarán los resultados preliminares de su análisis de datos de 2012. La toma de datos concluyó el lunes 18 de junio después de un «exitoso primer período» de funcionamiento del LHC durante este año. Precisamente, Heuer ha señalado que es el «impresionante trabajo» que ha realizado el acelerador en 2012 lo que «ha elevado las expectativas de cara a un descubrimiento».

El calendario del funcionamiento del LHC en 2012 fue diseñado para ofrecer la máxima cantidad posible de datos por parte de los experimentos antes de la conferencia de Melbourne. Con más datos entregados por los físicos entre abril y junio que en todo 2011, los responsables de CERN consideran que la estrategia «ha sido un éxito». Además, aseguran que los experimentos han refinado sus técnicas de análisis para mejorar su eficiencia en la selección de eventos que pueden ser el Higgs entre los millones de colisiones que ocurren cada segundo. Esto significa que su sensibilidad a los fenómenos nuevos ha aumentado significativamente.

«Ahora tenemos más del doble de los datos que tuvimos el año pasado», dice el director de Investigación y Computación del CERN, Sergio Bertolucci. «Eso debería ser suficiente para ver si las tendencias que se estaban viendo en los datos de 2011 todavía están allí, o si se han ido. Es un momento muy emocionante».

En un artículo publicado en «The Bulletin» del CERN, Heuer ha indicado que «hallar el bosón de Higgs es una posibilidad real y que, a menos de dos semanas para que se celebre la conferencia, la noticias de los experimentos se esperan ansiosamente». Sin embargo, ha pedido a la comunidad científica que tenga «un poco más de paciencia».

Una forma más exótica
Aunque aparezca, el bosón de Higgs puede dar sorpresas. Puede no ser lo que se espera. Heuer ha recordado que aunque Atlas o CMS muestren datos el próximo 4 de julio que supongan el descubrimiento de la partícula «siempre se necesita tiempo para saber si es el Higgs buscado durante mucho tiempo -el último ingrediente que falta en el Modelo Estándar de física de partículas-o si se trata de una forma más exótica de esta partícula que podría abrir la puerta a una nueva física».

«Es parecido a intentar identificar un rostro familiar desde la distancia», explica el director general del CERN. «A veces se necesita una inspección más cercana para averiguar si realmente es tu mejor amigo o un doble».

El Modelo Estándar da una imagen extraordinariamente precisa de la materia que compone todo el Universo visible y las fuerzas que gobiernan su comportamiento, pero hay buenas razones para creer que «este no es el final de la historia», afirman desde el CERN, ya que se cree que el universo visible es sólo el 4% de lo que parece ser que hay.http://www.abc.es/ leer mas

El bosón de Higgs parece ya una quimera

Los físicos del CERN han centrado la búsqueda del bosón de Higgs, la partícula que muchos piensan dio forma al universo después del Big Bang hace 13.700 millones de años, a una estrecha banda en el espectro de masas. Blogeros especializados cercanos a lo que se cuece en este centro de investigación europeo sugieren que, a mediados de diciembre, podría haber quedado claro ya que el bosón es una quimera y habrá que ir buscando algún otro mecanismo para explicar cómo la materia cambió a la masa en el nacimiento del cosmos.

"La región de mayor masa ya ha sido prácticamente descartada, pero la Higgs podría estar en cualquier lugar en el rango menor de 114-141 GeV", dijo a Reuters James Gillies, portavoz del CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, que aglutina a 21 países.

Algunos físicos, como el italiano Tomasso Dorigo, que trabaja con el CERN, ahora dicen que, si existe, el bosón de Higgs debe encontrarse en alrededor de 120 GeV, si bien el investigador independiente británico Philip Gibbs habla en su blog de 140 GeV.

GeV, o giga electrón-voltios, es un término usado en la física para cuantificar los campos de partículas de energía. Las búsquedas del bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN (LHC) y el Tevatron, ahora cerrado en el Fermilab EE.UU., han variado hasta 476 GeV.

Los resultados del análisis hasta finales de junio en el LHC, que machaca en colisiones millones de partículas por segundo a una pequeña fracción por debajo la velocidad de la luz, se presentaron en una conferencia en París la semana pasada.

Sin embargo, estos datos pasaron casi desapercibidos, incluso para muchos especialistas en física de partículas que se ha centrado más en seguir a un centro de investigación italiano, que ha registrado partículas de neutrino en movimiento más rápido que la luz.

Los últimos hallazgos de Higgs fueron compilados conjuntamente por dos equipos que compiten en la investigación del LHC, ATLAS y CMS, y Gillies dijo que ambos estaban trabajando duro para tratar de completar el análisis de los datos del colisionador reunidos a principios de noviembre.

REUNIÓN EN DICIEMBRE

Las 21 naciones presentes en el órgano de gobierno CERN se reunirán del 12 al 16 de diciembre y cualquier novedad sobre Higgs - cuya existencia fue postulada hace cuatro décadas por el británico Peter Higgs - será revelada durante la sesión.

Sin embargo, la físico del CERN y blogera Pauline Gagnon dijo que el rango de masa baja, donde los científicos siempre habían pensado que se encontraría la partícula, es también donde resultaría más difícil de ver.

El bosón de Higgs, dijo, "está jugando duro para coger". "Puede ser que ni siquiera exista", dijo, una posibilidad ya planteada por otros investigadores y por el jefe del CERN, Rolf Heuer. Si no se encuentra, dijo Gagnon, "tenemos que pasar a explorar el siguiente conjunto de posibilidades".http://www.europapress.es

leer mas