Bosón de Higgs para periodistas.

Tras más de un año del inicio de los experimentos diseñados para detectar (o no) el bosón de Higgs, a finales de 2011, responsables del CERN en Ginebra anunciaron los resultados preliminares del análisis de las colisiones producidas durante ese tiempo. Con motivo de este evento de cierta resonancia en los medios, publiqué aquí un artículo explicando de que iba el asunto: Bosón de Higgs para legos.

Era un artículo sin muchas pretensiones entre otras cosas porque no soy físico de partículas, soy tan sólo un aficionado a este campo de la Física, quizá el más intelectualmente emocionante dentro de las Ciencias Físicas hoy. Por su caracter multidisciplinar (físicos, matemáticos, informáticos e ingenieros trabajan todos a una), por sus implicaciones en diferentes campos de la Física (Física Teórica, Cosmología, Física Aplicada, Física de Materiales…), y por  su pertenencia a  la misma frontera de la Física, esa zona que linda peligrosamente con la Filosofía y que lleva al ser humano al conocimiento de lo más íntimo de la Naturaleza, resultado de siglos de evolución del saber humano que nos ha llevado a estar donde hoy estamos, por mucho que algunos quieran llevarnos de vuelta a las cuevas del paleolítico.

Prepárense: nos vienen noticias científicamente inexactas y sensacionalistas sobre el bosón de Higgs, con molestos titulares usando “la partícula de Dios”.

El pasado cuatro de julio de 2012 el CERN aireaba la noticia, se había detectado una partícula consistente con el bosón de Higgs. Como era de esperar ante un acontecimiento así, todas las agencias de comunicación se hicieron eco de la noticia y durante un par de días, el bosón de Higgs y la Física de Partículas estuvo en boca de propios y extraños. De las tonterías y despropósitos que se han oído estos días, surge esta entrada que  trata de complementar mi entrada anterior sobre el asunto, bajando un escalón conceptual y sin pretender explicar la Física del asunto, si no más bien algunos conceptos básicos que considero están mal interpretados o tratados por los medios de comunicación generalistas. A quién quiera profundizar le animo a que se lea la mencionada entrada anterior, y bucee en los enlaces que contiene.

¿Qué se ha descubierto?

Una nueva partícula fundamental. Muy probablemente la que faltaba para cerrar un modelo de la materia que los físicos han utilizado con éxito durante décadas: el modelo estándar.

Desde que se planteó este modelo de partículas fundamentales de la materia, allá por los setenta, se han ido descubriendo o encajando en esta teoría todas y cada una de las partículas que predecía: seis quarks y seis leptones. Adicionalmente, se definen también las partículas que portan cada una de las cuatro interacciones que se dan en la naturaleza (bosones de gauge):

En toda esta ensalada de partículas no se explica porqué unas partículas tienen más masa que otras, o incluso algunas como el fotón, carecen de ella. Por coherencia interna con el resto de la Teoría Cuántica de Campos (matriz del modelo estándar), el físico teórico Peter Higgs postuló la existencia de un campo de fuerzas (o interacción) cuyo bosón de gauge correspondiente sería el famoso bosón de Higgs. Desde entonces los físicos están de cacería para su detección.

¿Se ha descubierto entonces el bosón de Higgs?

Seguramente. Aún considerando que sí, hay que tener en cuenta que el modelo estándar no es el único modelo que predice bosones de Higgs. De hecho uno de los modelos de más aceptación en el mundillo, que se encuadra dentro de las Teorías de Supersimetría, SUSY para los amigos, es el Modelo Supersimétrico Mínimo (MSSM), el más “sencillo” de los ofrecidos por esta otra teoría y que tiene el inconveniente de que duplica las partículas (quarks y leptones), y encima predice cinco tipos de bosones de Higgs, incluidos dos de ellos que son indistinguibles del correspondiente al modelo estándar. Por tanto aún llegando a la conclusión de que efectivamente el bosón de Higgs cuadra con el modelo estándar, ni siquiera entonces, podremos descartar SUSY por el momento.

Esto no hace que el análisis de los datos de las colisiones obtenidas pierda un ápice de interés, nos servirá para confirmar, para descartar o para perfeccionar las teorías de las que se dispone. Al fin y al cabo ese es el método científico.

¿Por qué se analizan los eventos en diferentes instrumentos?

Uno de las características que hace problemático la detección del bosón de Higgs es que se desintegra (decae) convirtiéndose en otras partículas antes incluso de tocar ningún detector. Para liar aún más la cosa esta colección de partículas generadas por la desintegración de Higgs no son exclusivas de este tipo de interacción, y los rastros de los diferentes procesos producto de las colisiones, complican mucho la detección de aquellos que se deben específicamente a la desintegración de la partícula buscada.

Afortunadamente, el Modelo Estándar predice la probabilidad de estos sucesos y sus tiempos de desintegración, y por tanto se ha podido calcular como variará la señal medida cuando se hayan dado sucesos Higgs. Cómo hay diferentes sucesos hay diferentes canales de detección a ser analizados en también diferentes detectores.

La dificultad añadida es que precisamente los sucesos menos probables (los que menos se producen) son los que generan una señal más clara, de ahí que el anuncio se haya hecho sobre los datos de uno solo de estos canales: el correspondiente a la desintegración del bosón de Higgs en dos fotones, que tiene una frecuencia del 0.2% (dos desintegraciones de este tipo cada 1000):

Así que quedan muchos datos por analizar, y muy probablemente de ese análisis surjan nuevas evidencias que acorralen al bosón de Higgs. En todo caso habrá que esperar al menos lo que queda de año para tener nuevos anuncios en una u otra dirección.

Más información sobre este asunto se puede encontrar en esta entrada de La Ciencia de la Mula Francis.

¿Por qué tanta precaución al presentar el descubrimiento?

Respuesta rápida.- Porque esto es Ciencia Básica, no es Economía (no se ufana en pronosticar el pasado), ni Cambio Climático (no hace quinielas sin comprender primero lo que analiza) 👿

Respuesta elaborada.- Porque es muy pronto para echar las campanas al vuelo. A pesar de que se están presentando resultados extraoficiales en un intervalo de confianza superior a los 5σ (una explicación de que significa esto con enlaces la expuse en este comentario de la otra entrada), algo muy cercano a la certeza absoluta incluso en Ciencias tan extraordinariamente exigentes como la Física de Partículas; oficialmente se habla de intervalos de confianza en torno a tres en cada canal de detección. Se tardarán meses hasta que se de un valor de intervalo de confianza fijo para anunciar que, sin dudas razonables, se ha encontrado el bosón de Higgs.

¿Qué tiene esto que ver con Dios?

Nada.

Lo de la partícula divina es un sobrenombre especialmente desafortunado. Primero porque molesta al propio Peter Higgs, un ateo consumado, que sin embargo considera que tal nombre puede ofender a muchos creyentes.

Dice la leyenda que el sobrenombre “la partícula de Dios” fue extraído del nombre original de un libro de Leon Lederman, “the Goddamn Particle” (La partícula Maldita), que fue capado por el editor y convertido en “the God Particle” por criterios puramente comerciales.

En cuanto a las implicaciones teológicas de este descubrimiento, creo que son las mismas que pueda haber tenido la consecución de la Copa de Europa de Fútbol, sobre la próxima cosecha de uva en la Mancha. La Ciencia no puede (y no debe) meterse en áreas que le son ajenas. Y la dimensión espiritual o trascendente del ser humano (o sus creencias) es algo que es imposible de medir, calcular o modelizar, por tanto nunca un descubrimiento científico podrá (o deberá) influir el las creencias íntimas de las personas, ni en última instancia demostrar la existencia (o no) de un Dios creador.

¿Y esto para que sirve -con la que está cayendo?

Hay una anécdota sobre Michael Faraday, que dice que cuando presentó en una conferencia su descubrimiento de la inducción magnética, una señora que por ahí andaba, le preguntó:

– Señor Faraday, ¿para qué sirve todo eso que nos ha contado?

A lo que Faraday replicó:

– Señora, ¿Y para qué sirve un recién nacido?

Hay otra versión que cambia la respuesta de Faraday:

– Señora, dentro de unos cuantos años pagará impuestos por esto.

Ciertas o no, cualquiera de las dos respuestas son muy ilustrativas de para que sirve la Ciencia básica, y muy especialmente, por fundamental, la Física.

Por tanto ¿se puede hablar de las aplicaciones de un descubrimiento de esta importancia sobre la naturaleza de la materia? Si, se puede y se debe, pero hay que tener en mente que en muchas ocasiones, en la Historia de la Ciencia, las aplicaciones de un descubrimiento son insospechadas en el momento del hallazgo.

El ejemplo de Faraday (y Maxwell, Hertz…) no es único, la Historia está plagada de ellos, por ejemplo el conocimiento de la estructura atómica de la materia, de la mano de la Física Cuántica, ha supuesto importantes desarrollos en Química, Biología, Medicina, Ingeniería, Electrónica, Informática, Comunicaciones… cambiando el mundo para siempre. Al final del camino, la misión de la Ciencia es entender cómo funciona la naturaleza en la medida de lo posible. Ingenieros, visionarios, inventores, y por desgracia también políticos, se encargan finalmente de la tarea, más prosaica, de buscar su utilidad y eventualmente su aplicación al uso cotidiano y comercialización.

Bien, pues con esto en mente, y sabiendo que el hallazgo de una partícula que certifique la validez de un determinado modelo, es un paso en el conocimiento del mismo calado que la Mecánica Cuántica… ¿Alguien es capaz de prever sus aplicaciones? Yo no.

Hay que tener en cuenta además, que en un proyecto de esta envergadura, de tantos años, países y científicos involucrados, y con las características multidisciplinares comentadas antes, produce automáticamente una cantidad de I+D+i en una variedad de campos, que es muy dificil cuantificar a vuela pluma el retorno tecnológico que se está produciendo en tiempo real durante la vida del proyecto:  no poca investigación y desarrollo en cálculo numérico e Ingeniería de Software, por no hablar de Ingeniería clásica, Física de Materiales, aplicaciones/software/hardware en diferentes campos de Física Médica, etc, etc…

Pero sin embargo si que se pueden bosquejar algunas de las innovaciones que YA  tenemos con nosotros. Por ejemplo Internet, que aunque no se puede decir que naciera en (o por) el CERN, lo cierto es que algunas de sus tecnologías fueron desarrolladas allí, hasta el punto que la primera página de la WWW, estaba alojada en el CERN y la mayor parte de la gente que colaboró en el proyecto trabajaba también allí.

Este vídeo por ejemplo explica una aplicación directa del LHC, un tratamiento de radioterapia super localizada que ya se aplica en algunos países.

Puede ser interesante también la lectura de este artículo de 2008, El CERN y la innovación – Las entrañas de la materia, que aborda además entre otros asuntos, aspectos como las patentes, la transferencia tecnológica y el retorno industrial, las inversiones estatales, etc…

Si hablamos de dinero, podemos examinar el presupuesto del CERN para 2010 según Wikipedia.

Member state Contribution Mil. CHF Mil. EUR
 Germany 20.30 % 225.8 174.0
 France 15.63 % 173.8 134.0
 United Kingdom 14.64 % 162.8 125.0
 Italy 11.64 % 129.4 99.5
 Spain 8.89 % 98.9 76.1
 Netherlands 4.55 % 50.6 38.9
 Belgium 2.82 % 31.3 24.1
 Norway 2.76 % 30.7 23.6
 Poland 2.66 % 29.6 22.8
 Switzerland 2.41 % 26.9 20.7
 Sweden 2.40 % 26.7 20.5
 Austria 2.25 % 25.0 19.2
 Greece 1.93 % 21.5 16.5
 Denmark 1.76 % 19.6 15.1
 Finland 1.49 % 16.5 12.7
 Portugal 1.18 % 13.1 10.1
 Czech Republic 1.08 % 12.1 9.3
 Hungary 0.69 % 7.6 5.8
 Slovakia 0.60 % 6.7 5.2
 Bulgaria 0.32 % 3.6 2.7
Total 100 % 1112.2 855.5

Exchange rates: 1 CHF = 0,88 EUR (beginning 2012)

(En la Wikipedia en español, siempre un paso como mínimo por detrás de la versión anglo, nos da el presupuesto de 2009 por si alguien la quiere consultar)

El ejercicio podría ser comparar los 76 millones de € que nos gastamos en el CERN en el 2010, con los 62000 millones que nos va a costar rescatar a los bancos, los casi 50000 millones del déficit de tarifa eléctrico, o por cambiar de palo, los 175 millones de € que se reparten patronal y sindicatos en subvenciones para cursos de formación.

En pocas palabras, que cuando criticamos los millones que nos cuestan unas instalaciones como el CERN, tenemos que tener en cuenta que es una inversión que ya está hecha en su mayor parte, y de la que ahora se empiezan a recoger los frutos. Y que si tenemos en cuenta en las estupideces que se gastan el dinero nuestros amados dirigentes, menos nos escandalizarán las migajas presupuestarias que supone un templo de la Ciencia Básica como este.

Propina

Un espléndido vídeo que resume más o menos todo lo explicado en estas entradas dedicadas al Bosón de Higgs.

The Higgs Boson Explained from PHD Comics on Vimeo.

For more videos and comics by Jorge Cham and Daniel Whiteson, visit http://www.phdcomics.com/higgs

This video made with the support of the University of California at Irvine.

http://www.phdcomics.com

Se me olvidaba, minutephysics también nos regala una animación que merece la pena ver:


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