EL NOBEL PARA LA TEORÍA DE LA MASA ATÓMICA
Miguel Angel Herrera Zgaib
Director Grupo Presidencialismo y participación
Proyecto Transdisciplina y Pensamiento de Ruptura.
“Realmente nunca hemos sido colaboradores.”. François
Englert, Nobel de Física.
“Los físicos celebramos haber corroborado un modelo
matemático que describe, de manera exacta, cómo se comporta el mundo
subatómico.” Carlos Arturo Ávila, Director Dpto de Física, Uniandes.
El martes 8 de octubre, fueron premiados los trabajos en física teórica,
realizados por separado, por la pareja
Brout- Englert, y el inglés Peter
W. Higgs, quienes durante el mismo año
de 1964 propusieron la existencia de una partícula elemental que en su
interacción hacía posible explicar la masa de la famosa ecuación de la
relatividad. Otro fruto de la genial combinación de la imaginación y la razón, que obtiene su prueba fehaciente medio siglo después.
En el anecdotario que circula desde el año pasado, entre los lectores
del prensa del mundo, después de hecha la primera prueba de la existencia de la
partícula llamada “bosón de Higgs”, en
el acelerador de particular de la Cern, en Ginebra (Suiza), lo que imaginó el joven nacido en Newcastle, en 1929, cuando
deambulaba por los montes de Cairngorms (Escocia), ya no se discute. Por
eso, Peter y François, fueron premiados,
y pudieron serlo cuatro personas más, entre ellos Robert Brout, quien falleció
antes.
A contrario de lo que pudiera pensarse, Higgs, un estudiante
brillante desde el comienzo, según sus biógrafos, no estuvo interesado en la
física. Hasta que conoció de los trabajos del físico francés, Paul Dirac, el
mismo acreedor al Nobel, y dedicado al estudio de la teoría de la relatividad.
Entonces Peter se orientó al estudio de preguntas no respondidas, en su
formación superior en el King´s College
en Londres, aunque su padre había sido ingeniero de sonido que trabajara para
la BBC.
Luego, Peter se hizo profesor en la prestigiosa universidad
de Edimburgo, pero no convencía. El artículo en que planteó que debían existir
las partículas que explicaran la existencia de la masa lo rechazó la revista
especializada Physics Letters, pero, luego lo publicó Physical Review Letters.
En ese escrito no solo se postulaba la existencia del bosón sino que se sugería
el modo de comprobarlo experimentalmente.
El bosón y la
genealogía del universo
“…dice que su nombre se ha aplicado a algo que es realmente
el resultado del trabajo de muchas personas.” Iam Sample, A la caza de la
partícula de Dios.
Para explicar qué es el bosón se tiene que partir de una teoría que nos
lleva hasta los griegos, quienes hablaron de átomos como constituyentes últimos
del universo. Estos eran, en últimas, definidos como elementos indivisibles. Afectados
por una suerte de determinismo, según Demócrito, y de ese modo, una causalidad
extendida hasta el infinito. O no, tal y como lo postuló Epicuro, rompiendo la
cadena determinista interminable, proponiendo el fenómeno de la desviación
atómica, del viaje no necesario de los átomos, la famosa la expresión clínamen,
que recuperó mucho después otro poeta y filósofo latino, Tito Lucrecio Caro en
su famoso poema, De Rerum Natura, dedicado a la naturaleza.
Esta teoría, porque Epicuro ni Lucrecio no pudieron en su
tiempo hacer una demostración de lo que afirmaban, contrarrestaba la fórmula de
Aristóteles, que había cerraba el círculo interminable abierto por Demócrito,
acudiendo a la fórmula de un primer motor inmóvil como la causa de todo lo
existente; una especie de dios naturalizado, que sirvió después a la causa de
muchas religiones, rivales todas de la democracia y de la libertad de
pensamiento. Hasta que las observaciones
astronómicas pusieron en cuestión tanto la centralidad de la tierra como la del
hombre.
Después de Demócrito, Epicuro y Lucrecio se sigue hablando de
partículas como las componentes elementales
de la materia, teorizando primero su existencia y luego descubriéndola a través
de complejos sistemas de experimentación que involucran a miles de personas. Al
realizarlos se cumplen las exigencia de toda ciencia moderna, es decir, cumplir
con la tarea de experimentar, observar lo que se dice, por la vía de su
comprobación experimental. Haciendo a un lado la labor intelectual de pura
contemplación.
Así volvió a ocurrir hace un año, con el hallazgo del bosón
de Higgs, prueba en la cual contribuyó una inteligencia colectiva, un “general
intellect”, diría Marx, compuesto por algo más de 3.300 físicos e ingenieros,
procedentes de 193 institutos de 40 países, quienes construyeron, manejaron y
repararon el acelerador de partículas del CERN, donde el bosón fue descubierto,
fotografiado después de producir colisiones de protones que chocan en este
túnel de varios kilómetros a la velocidad de la luz.
Un antecedente
importante
La observación estadística del bosón de Higgs, no ocurrió del mismo modo con la prueba de
existencia de la luz, su doble carácter de
partícula y onda, aunque la prueba requirió de una expedición a cargo de Arthur
Eddington, que involucró a un equipo especializado que hizo las pruebas
requeridas e instaló los instrumentos requeridos en las Islas Príncipe, cerca
de Africa, donde observó el eclipse solar
de 29 de mayo de 1919.
Desde allí, Eddington y su equipo científico-técnico
fotografió estrellas alrededor del sol, probando su desplazamiento, porque su
luz era afectada por su campo gravitatorio. Las observaciones de Eddington
fueron después cuestionadas por parcializadas; sin embargo diversos
experimentos posteriores probaron su aserto; en efecto, hay desplazamientos de
la luz estelar al pasar en la vecindad
del sol.
También es importante tener claro, según el español Pablo
García Abia, del CIEMAT, que de modo general nosotros asociamos masa con
inercia; y que los objetos macroscópicos que observamos cotidianamente están constituidos de moléculas, y estas son
conjuntos de átomos que interaccionan conforme a su carga eléctrica.
De lo anterior, uno podría concluir, que la masa resulta de
la sumatoria de todas esas partículas diminutas. En tanto lo son, tales
partículas elementales experimentan inercias diferentes unas de otras, por lo
cual sus masas presentarán una diferente magnitud.
De los supuestos anteriores se deriva la hipótesis que se le
ocurrió a Higgs en su paseo por las tierras de Escocia, que existiría un campo
con el que interaccionan las partículas elementales, y según sea la interacción de estas con el
campo mayor será su masa. De manera singular, se observa que hay una partícula,
el fotón (la partícula de luz) que no lo hacen, lo que le permite viajar a la
velocidad de la luz.
De otra parte, anota el físico García Abia, el bosón de Higgs
es indetectable, a no ser que este campo sea agitado con la fuerza suficiente,
para observar sus perturbaciones, que son lo que los astrofísicos y físico
teóricos llaman bosones.
¿Qué es el bosón, y
cómo se relaciona con la explicación del universo?
“(Englert y Higgs)…encontraron una
explicación teórica de cómo las
partículas elementales que componen toda la materia del universo adquieren
masa.” Carlos A. Ávila, director de
Física, Universidad de los Andes.
Según el físico teórico, Álvaro de Rújula, el campo de Higgs
existe en el vacío del bosón, entendiendo por vacío el estado de mínima
energía. Este vacío está lleno de una sustancia cuyas vibraciones son los
bosones de Higgs. De lo dicho, se deriva, según de Rújula, que “la interacción
del vacío –que no lo está- con el resto de partículas hace que estas tengan
masas diferentes.”
De otra parte es importante saber que el bosón no se puede
detectar directamente, pero en el acelerador de partículas del CERN, y en otros
aceleradores existentes, a través de los detectores Atlas y CMS, aptos para registrar las trayectorias y energías
de las partículas que resultan de la colisión de protones, que lo hacen a un
ritmo de 20 millones de veces por segundo, supone advertir la existencia de una
partícula que tiene 125 Ge V (esto es, 133 veces la masa del protón). Esta
partícula es el denominado bosón de Higgs.
Definido de una manera más precisa, “el bosón constituye el
cuanto del campo de Higgs- la más pequeña excitación posible de este campo al
que ya nos referimos-. No posee espín (0),
carga eléctrica o color, es muy inestable y se desintegra en un un
zeptosegundo.” (citado de Wikipedia)
Estas observaciones que le dan el premio a dos estudiosos de
la física el pasado 8 de octubre ocurrieron, primero, el 4 de julio de 2012, a
las que fueron invitados tanto Higgs como Englert, y el pasado 14 de marzo de
2013, luego de reparaciones y ajustes hechos al acelerador de hadrones del
CERN. De lo observado se desprende que la “nueva” partícula se ve cada vez más
como el bosón pronosticado en los escritos teóricos de 1964.
En el experimento repetido este año queda claro que el bosón
interacciona con las partículas W y Z, que tienen masa como él, y no lo hace en
cambio con el fotón y los gluones que no la tienen. Además, el bosón de Higgs
es, además, su propia antipartícula.
Tomando en cuenta el modelo estándar construido por los
físicos teóricos, este no predice, ni predijo la masa del bosón, que se mide
experimentalmente, y tiene como se ha dicho una masa aproximada entre 125-126 GeV/
C2. Y su vida media alcanzaría a una parte en diez mil trillones de un segundo.
Esta es la llamada “partícula de dios”, que es como la bautizó
el escritor León Lederman, y de quien tomó la expresión el novelista Dan Brown
para citarla en “Angeles y demonios”. El
bosón ya era famoso también en la película Solaris (1972), del director ruso Andrei Tarkovsky, basada en lo novela homónima de Stanislaw Lem; en
el libro de ciencia ficción “Recuerdos
del futuro” escrito por Robert J. Sawyer (1999). En España, en la serie televisiva El Barco, de
alta audiencia, el inicio del LHC, el acelerador de partículas de Ginebra,
LHC, produjo el hundimiento de los continentes. Hoy sabemos que no ocurrió así,
y tenemos una definición de masa que es relacional, con la cual casi que se
completa el gran fresco del universo.
Hubo un error en la indicación del CERN, que ya fue corregida. Gracias.
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