La Crónica de Hoy
4 de marzo de 2013
Isaac Torres Cruz
En julio pasado, durante la conferencia de prensa que el director del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), Rolf Heuer, daba con los directores de los experimentos CMS y ATLAS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), después de dar a conocer el hallazgo de lo que parecía la “mítica” partícula primigenia: el bosón de Higgs, un físico veterano lanzaba una pregunta inicial.
En primera fila François Englert, sentado al lado de Peter Higgs, preguntaba: ¿Y cuándo sabremos si la partícula es o no escalar? Una pregunta “muy elevada” quizá para los representantes de la prensa mundial que se daban cita en el centro de investigación en Ginebra, Suiza, como para el común de la gente. Para entonces, los científicos daban a conocer evidencia de la partícula para la que fue creado (en parte) el coloso de la física, pero no podían decir con certeza que se trataba “del Higgs”, aunque sí algo muy parecido.
Habría, señalaron entonces, que hacer diversas mediciones, llevar a cabo más colisiones y analizar mejor el rastro de la escurridiza partícula —la piedra angular del Modelo Estándar de la física, compuesto por las partículas que componen la materia y describen la naturaleza en su punto más esencial—. Pues ahora, una de “esas diversas mediciones” está casi completa, aquello a lo que Englert se refería con lo de si era una “partícula escalar”.
Recientemente, el Compact Muon Solenoid (CMS), uno de los detectores principales del LHC, dio a conocer que al estudiar más detenidamente el decaimiento de la partícula como producto de la colisión, hay probabilidades muy bajas de que sea una seudoescalar y aumenta las posibilidades de que sea efectivamente escalar.
Esto aproxima a que el bosón hallado el año pasado sea efectivamente “el Higgs” y no otra partícula. No obstante, otra de “esas diversas mediciones” relacionada con su spin, y analizada por CMS, a su vez abre otra inesperada posibilidad: que sea “otro Higgs”.
‘¡CUAK!’, NO ¡QUARK! Gerardo Herrera Corral, investigador del Centro de Investigaciones y de Estudios Avanzados (Cinvestav) y coordinador de la delegación mexicana en el CERN —que ha desarrollado subdetectores para otro de los detectores del LHC: ALICE—explica en entrevista por partes la importancia del hallazgo.
“Cuando uno dice que vio un pato es porque debe tener pico, dos patas y debe hacer ‘¡cuack!’. Ahora bien, lo que vimos en julio pasado (la partícula aparentemente Higgs) es lo que parece un pato. En estos momentos debemos ver si efectivamente tiene dos patas, pico… es decir: sus propiedades y características para saber si corresponde a lo que buscamos”.
El investigador agrega que todo parece indicar que sí lo es, pero hay que estar seguros y medir mejor la masa y decaimiento del probable bosón de Higgs. “Pero lo que haría a la partícula ‘el Higgs’ es que sea escalar, sería comprobar que haga ‘¡cuack!’ y eso es una parte importantísima”.
¡¿Pero qué significa ese asunto de “campo escalar”?! Los campos se pueden imaginar como una entidad matemática que llena todo el espacio, donde cada punto, dirección y sentido, tienen un valor. ¿…? El físico de partículas hace uso de otra analogía para explicarlo.
“Es como en meteorología: para que los vientos sean descritos se tiene que decir cuál es su velocidad, pero también si es de norte a sur. El mapa de vientos de un meteorólogo es un campo vectorial porque tiene magnitud, dirección y sentido. Cada punto tiene tres números que lo definen.
“Pero cuando un meteorólogo mide la temperatura ya no puede hacerlo en un campo vectorial, porque en cada punto hay una distinta. Lo que sí tiene es un número, eso es un campo escalar: donde a todos los puntos del espacio se les puede caracterizar con un número, no sólo en su dirección y sentido”.
SPIN DOS. ¿Y qué hay con “esas (otras) diversas mediciones”? Aún no hay suficiente información (eventos, colisiones…) para determinar su masa o paridad. Pero las mediciones del CMS sacaron a la luz otro parámetro que tiene a los físicos inquietos, algo relacionado con su spin.
Cuando los científicos “ven” una partícula es porque lo que visualizaron ha sido “su firma”, su huella o tipo de huellas en los detectores como CMS y ATLAS. Esta huella se debe al decaimiento después de la colisión, analizada por su distribución angular, que es en forma de dos Z, donde se desprenden 2 fotones, 4 Muones, 4 electrones… En ese proceso se puede revisar también si la partícula tiene determinado spin.
El spin es un número cuántico sin parangón en el mundo clásico, dice Gerardo Herrera, pero una analogía útil sería considerarlo “el giro de las partículas”, como si se trataran de canicas o esferas. Así, para que la partícula hallada el año pasado sea “el Higgs” ésta debería de tener un spin cero, lo que significaría que no tiene “giro”. Pero de acuerdo con el CMS hay una posibilidad de que la partícula detectada en julio pasado sea spin 2.
Esto genera nuevas expectativas, porque si el Higgs tiene spin 2 significaría que es ‘otro Higgs’. “Abriría muchas posibilidades para explicar fenómenos y teorías más complejas, algunas en gravitación, por ejemplo”, refiere Herrera Corral, también miembro de la Academia Mexicana de Ciencias.
Ahora, durante el largo receso del LHC, que reanudará colisiones en 2015, los científicos del CERN analizan la posibilidad de combinar datos del CMS y ATLAS, en constante competencia, para tener mayor información y, al menos, definir finalmente su carácter escalar y develar el estatus del spin de la partícula.
“Juntar las dos muestras nos ayudará a saber si tiene spin 2, algo que, de confirmarse, sería revolucionario y más emocionante”.