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Primeramente, qué es el bosón de Higgs?
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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 de las partículas elementales.
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 por qué unas partículas tienen masa y otras no, varios físicos, entre ellos el británico Peter Higgs postuló 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 de la luz, el campo de Higgs requiere la existencia de una partícula que lo componga, que los físicos llaman "bosón de Higgs". Ésta es la última pieza que falta para completar el Modelo Estándar de Física de Partículas, que describe todo lo que sabemos de las partículas elementales que forman todo lo que vemos y cómo interaccionan entre ellas.
Un campo que permea el espacio
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 mayor fricción con este campo tienen una masa mayor.
Se llama 'bosón' porque este es el nombre de las partículas que portan fuerzas o interacciones, como lo son el fotón (fuerza electromagnética), el gluón (fuerza nuclear fuerte) y los bosones W y Z (fuerza nuclear débil). El otro tipo de partículas subatómicas se llama fermión, que son las que componen la materia que vemos (electrones, protones y neutrones).
La confirmación o refutación de la existencia del bosón de Higgs 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 la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) en la frontera franco‐suiza, cerca de Ginebra (Suiza).
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 habituales. Lo que se pueden ver son sus "huellas", esas otras partículas que sí podrán ser detectadas en el LHC.
Historia de una búsqueda
La búsqueda del bosón de Higgs se inició hace décadas en aceleradores de partículas como el LEP del CERN o Tevatron de FERMILAB (Estados Unidos), ambos ya cerrados. Debido a que la teoría no establece la masa del bosón de Higgs 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, que ha permitido hasta el momento excluir que tenga una masa menor a la equivalente a unas 115 veces la del protón.
Los últimos resultados obtenidos en el LHC y presentados en diciembre de 2011, 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, que fueron diseñados entre otras cosas para detectar el bosón de Higgs predicho en el Modelo Estandar, vieron indicios de su presencia en la región comprendida entre los 124 y los 126 GeV.
Sin embargo, estos datos aún no se podían considerar un descubrimiento, ya que no tenían la suficiente significación estadística como para ser considerados firmes. Esta significación estadística, que los físicos miden en "desviaciones estándar" o sigma, depende de la cantidad de datos acumulada: cuanto mayor sea este número, que se mide en una unidad llamada "femtobarn inverso", mayor es la probabilidad de que una medida en Física de Partículas sea considerada un auténtico descubrimiento. Sólo se puede considerar que se ha observado algo 'nuevo' cuanto la significación estadítica es de 5 sigma o más, el equivalente a sacar 20 veces consecutivas 'cara' en una moneda (o tener menos del 0,00006% de probabilidades de que la observación sea producto de una fluctuación estadística).
El bosón de Higgs, supongo...
Este momento tan esperado llegó el 4 de julio de 2012, cuando las colaboraciones ATLAS y CMS presentaron nuevos resultados sobre la búsqueda del bosón de Higgs en el LHC con datos obtenidos en 2011 y 2012 como antesala de la gran conferencia de Física de Partículas ICHEP2012. En un seminario celebrado el la sede del CERN de Ginebra, ante una sala abarrotada y la expectación de la comunidad científica internacional, los portavoces de ambos experimentos, Fabiola Gianotti (ATLAS) y Joe Incandela (CMS) mostraron por separado resultados que muestran la observación de una nueva partícula en el rango de masas entre 125 y 126 GeV (gigaelectronvoltios), unas 134 veces la masa de un protón.
Esta nueva partícula sería un bosón, el más pesado observado hasta la fecha. Sin embargo, estos resultados todavía son preliminares, por lo que no se puede afirmar que estamos ante el bosón de Higgs descrito por el Modelo Estándar o una versión más 'exótica', que abriría la puerta a la comprensión de otras preguntas fundamentales de la Física como la naturaleza de la materia y energías oscuras, que componen el 96% del Universo.
La identificación de las características de esta nueva partícula requerirá una considerable cantidad de tiempo y datos. Pero cualquiera que sea la forma que tome la partícula de Higgs, nuestro conocimiento de la estructura fundamental de la materia está a punto de dar un gran paso adelante.
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Guía de preguntas y respuestas sobre el bosón de Higgs, julio 2012
"Los experimentos del CERN observan una nueva partícula consistente con el bosón de Higgs", (04/07/2012)
Libros
"El bosón de Higgs", de Alberto Casas y Teresa Rodrigo. Editorial CSIC, 128 páginas.
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