(Casi) todo lo que desearía saber sobre la partícula divina

Después de buscarlo durante más de 45 años, el bosón de Higgs está más cerca que nunca. Y, con él, dicen, las respuestas a muchas de las preguntas pendientes sobre la formación del Universo.

Por eso lo llaman "la partícula divina".

Este miércoles, los científicos del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés) anunciaron haber hallado la más "sólida evidencia de su existencia".

Pero, ¿qué es exactamente el bosón de Higgs? Y, ¿por qué los físicos llevan más de 40 años tras él?

BBC Mundo le explica los elementos clave alrededor de uno de los grandes misterios de la ciencia.

¿Qué se anunció este miércoles?

Los científicos del CERN anunciaron el descubrimiento de una nueva partícula coherente con el bosón de Higgs.

Los dos equipos que investigan la partícula aseguraron haber obtenido un "golpe" en sus datos que correspondería a una partícula con un peso de entre 125 y126 gigaelectronvoltios (GeV), unas 130 veces superior al de un protón.

"Los resultados son preliminares, pero la señal 5 sigma a unos 125 GeV que hemos visto es crucial. Es realmente una nueva partícula", señaló Joe Incandela, vocero del CERN.

¿Cuál es la importancia de este descubrimiento?

Este anuncio es, en palabras de los científicos del CERN, la "más sólida evidencia de la existencia de la partícula de Higgs".

De momento, lo que se sabe con certeza es que se ha descubierto una nueva partícula que encaja en lo que se esperaba del bosón de Higgs.

Sin embargo, indican, si esa es la partícula divina o una partícula más compleja es algo que no se sabe aún.

Una confirmación sería uno de los mayores descubrimientos científicos del siglo. El posible hallazgo del bosón de Higgs fue comparada por algunos físicos con el programa Apollo que llegó a la Luna en los 60.

Pero, ¿qué es el bosón de Higgs?

De forma completamente segura –al menos hasta que se confirmen los descubrimientos anunciados esta miércoles por el CERN- solo existe en la mente de los físicos teóricos.

Por ahora existe una teoría casi completa sobre cómo funciona el Universo en un sentido amplio: desde las partículas que componen los átomos y las moléculas de la materia que vemos hasta las más extrañas.

Esa teoría se llama Modelo Estándar. Sin embargo, hay un enorme agujero en ella: no explica por qué las partículas tienen masa.

El mecanismo de Higgs –una explicación para justificar ese hueco en la teoría- fue propuesto por seis físicos en 1964, entre ellos el británico Peter Higgs.

¿Qué es un bosón?

Un bosón es uno de los dos tipos básicos de partículas elementales de la naturaleza (el otro tipo son los fermiones). La denominación "bosón" fue dada en honor al físico indio Satyendra Nath Bose.

¿Por qué importa?

El bosón de Higgs es la pieza que falta para comprender el funcionamiento de la masa y, por extensión, la forma cómo se cimenta el Universo.

La masa es, dicho de un modo sencillo, la medida de la materia que contiene algo: una partícula, una molécula o una vaca.

Si no fueran masa, todas las partículas fundamentales que componen los átomos y las vacas se desvanecerían a la velocidad de la luz y el Universo tal como lo conocemos no habría podido constituirse en materia.

El mecanismo de Higgs propone que existe un campo que atraviesa el Universo –el campo de Higgs- que permite a las partículas obtener su masa. La interacción con ese campo –con los bosones de Higgs que salen de él- otorgaría masa a las partículas.

¿Cómo buscan los científicos el bosón de Higgs?

Irónicamente, el Modelo Estándar no predice la masa exacta del bosón de Higgs. Los aceleradores de partículas como el del CERN, situado entre Francia y Suiza, intentan buscar la partícula de forma sistemática en una serie de rangos de masa en los que podría situarse.

El acelerador funciona haciendo colisionar dos chorros de partículas subatómicas –protones- a una velocidad cercana a la de la luz.

Eso genera una enorme lluvia de partículas que solo pueden crearse con altas energías. Los científicos del CERN han esperado largamente que el bosón de Higgs aparezca en algún momento en la maraña de esa lluvia de partículas.

Si se comportara como los investigadores creen que debería hacerlo, podría descomponerse entre las demás, pero dejaría un rastro que probaría su existencia.

Pero esta no es la primera máquina en intentar cazar la partícula. La máquina del LEP (Gran Colisionador de Electrones Positrones, por sus siglas en inglés) funcionó entre 1989 y 2000 y descartó que la partícula de Higgs se encontrara en un rango determinado de masa.

El acelerador Tevatron, en Estados Unidos, siguió buscando la partícula por encima de ese límite antes de que lo desconectaran este año.

Los datos generados por ese aparato aún se están analizando y podrían ayudar a confirmar o descartar la existencia de la partícula.

El Gran Colisionador de Hadrones del CERN –el acelerador de partículas más poderoso- es el experimento más potente que podría arrojar luz en la caza de la partícula de Higgs.

¿Cuándo sabremos si encontraron la partícula de Higgs?

Como con el resto de partículas físicas, este es un punto delicado. El bosón de Higgs podría aparecer en un rango de masas concreto y algunas señales –una especie de "golpe" en los datos como el anunciado este miércoles- podrían indicar que se encuentra ahí, entre el resto de partículas.

Asegurarse de que ese "golpe" se debe realmente a la partícula de Higgs es otra cuestión.

Si se lanza una moneda 10 veces y ocho veces sale cara, podríamos pensar que la moneda está trucada.

Pero eso solo se puede afirmar con cierta seguridad después de haberla lanzado varios cientos de veces. Lo mismo sucede con los científicos antes de que anuncien un "descubrimiento" formal. Necesitan haberlo comprobado repetidas veces.

¿Cómo sabemos que la partícula de Higgs existe?

Hablando con rigor, no lo sabemos, y eso es lo que hace tan emocionante el trabajo del Gran Colisionador de Hadrones.

Simplificando, la teoría predice un "Modelo Estándar de Higgs", que es el principal hilo conductor de la investigación actual.

Pero la historia ha demostrado que las predicciones teóricas pueden equivocarse y la ausencia de la partícula de Higgs podría sugerir que se encuentra en niveles de energía diferentes, que se descompone en otras partículas o, quizá, que no existe.

¿Qué pasaría si no la encontramos?

Los físicos más estrictos dirían que encontrar una partícula de Higgs que cumpliera de forma exacta la teoría actual, sería una decepción.

Proyectos a gran escala como el Gran Colisionador de Hadrones fueron construidos para ampliar el conocimiento.

En ese sentido, confirmar la existencia de Higgs justo donde se espera –aunque sería un triunfo para nuestro entendimiento de la física- sería mucho menos excitante que no encontrarla.

Si estudios futuros confirman definitivamente que Higgs no existe, la mayor parte del Modelo Estándar debería ser revisada.

Eso lanzaría nuevas líneas de investigación que podrían revolucionar nuestro conocimiento sobre el Universo de una manera similar a como lo hicieron las ideas de la física cuántica hace un siglo.