Fotogalería: Buscando el bosón de Higgs
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Vídeo: Así están buscando el bosón Haz click aquí Los físicos la llaman ?la partícula de Dios? porque es la pieza que les falta para comprender la estructura de la materia a nivel subatómico. Pero confían en pescarla cuando dentro de poco tiempo se ponga en marcha la máquina más poderosa jamás construida: el LHC. Ahora, en 2012, parece que por fin podemos afirmar que el bosón de Higgs existe. Después de hacer dieta, sube usted a la báscula con la esperanza de ver una cifra menor que hace unos meses; quiere perder peso, que es el resultado de multiplicar su masa por la aceleración de la gravedad. ¿Y qué determina la masa? Puede parecer una pregunta bizantina, como aquella discusión medieval sobre el sexo de los ángeles, pero a los físicos teóricos esta cuestión les carcome desde hace medio siglo. Por fin han encontrado una respuesta: existe una partícula, llamada bosón de Higgs, responsable del valor de la masa del universo. Los científicos están tan decididos a cazarlo que se están gastando miles de millones de euros en construir un aparato para dar con él. Jamás se ha invertido tanto dinero para encontrar una única partícula. Pincha aquí y descubre las 5 preguntas y respuestas fundamentales para entender el bosón de Higgs. Los entresijos del átomo siguen guardando secretos Pero comencemos por el principio. Todos sabemos que la materia está hecha de moléculas, y las moléculas, de átomos. Estos, a su vez, se organizan como una nube de electrones de una cien millonésima de centímetro que rodea a un núcleo 100.000 veces aún más pequeño. El corazón central es un conglomerado de neutrones y protones cuya masa es miles de veces mayor que la de los electrones. Hasta este punto los físicos saben por qué el átomo es como es, pero se les resisteentender por qué las partículas elementales tienen las masas que tienen. Hay muchas y con enormes diferencias entre ellas; la más pesada, el quark top, es 350.000 veces más masiva que el electrón. El problema es de órdago. Los físicos han desarrollado un modelo teórico que describe las partículas elementales y las interacciones entre ellas... pero exige que la masa de todas sea nula. Estos son los puzles que los teóricos adoran. Las ideas esenciales están en los campos En 1964 el británico Peter Higgs propuso una elegante solución a esta discrepancia. Supuso que todo el universo está ocupado por un campo parecido al electromagnético. El concepto de "campo", introducido por el físico inglés Michael
Faraday en el siglo XIX, es uno de los más importantes de la física. En el espacio que nos rodea no sólo hay materia. Si pudiéramos sacar de una sala hasta la última mota de polvo y la última molécula de aire, no podríamos decir que allí no queda nada. La prueba palpable es que, si lanzamos una pera, caerá al suelo; hay algo que la hace caer que llamamos ?gravedad?. Dicho más correctamente, hay un campo gravitatorio cuya causa es el planeta que tenemos a nuestros pies. Pero no sólo eso. Si lanzamos en línea recta un electrón y analizamos su trayectoria, notaremos que algo modifica su camino. Ese algo sólo influye en las partículas con carga eléctrica; las neutras ni se enteran. Es el campo electromagnético. Su origen es la suma del magnetismo terrestre, los efectos de las antenas, los televisores, el cableado de la casa, los electrodomésticos, etc. En definitiva, una fuerza no es otra cosa que el efecto de un campo; y la materia posee propiedades -como la masa y la carga- que la hacen sensible a los diferentes campos. La propuesta de Higgs fue revolucionaria: existe un campo que llena el espacio, y cuando las partículas interaccionan con él, adquieren masa. La idea choca con la intuición. ¿No es la masa una propiedad intrínseca de la materia? Para entenderlo, se suele recurrir a un ejemplo: imagine que se encuentra en una fiesta y entra Jessica Alba. Quienes están junto a la puerta se agrupan en torno a ella. A medida que se mueve por la sala los asistentes más cercanos se ven atraídos por la actriz, que se mueve con más dificultad que si estuviera sola, pues todos intentan acaparar su atención. Este efecto de acúmulo es el mecanismo de Higgs. Mucho más que un número en la báscula Así funciona la masa, que determina la resistencia de un cuerpo a cambiar su estado de movimiento, la inercia. Su efecto lo notamos todos los días en el autobús: cuando arranca nos vamos hacia atrás y si da un frenazo nos vemos impelidos hacia adelante. Cuanta más masa tengamos, mayor será esa resistencia y por eso la distancia de frenada de nuestro coche con el maletero lleno es más larga que si vamos de vacío. Como dice el teórico Brian Greene, "las fuerzas que todos ejercemos miles de veces al día para cambiar la velocidad de un objeto luchan contra la fricción del océano de Higgs". Hay sólo cuatro maneras de relacionarse La teoría dice que este peculiar campo llena el universo y aporta masa a todas las partículas que se mueven en él. Determinar si realmente existe nos lleva a otra analogía. Si queremos comunicarnos con un amigo podemos hacerlo de cuatro formas: de viva voz, por teléfono móvil, por correo electrónico o por carta. Para cada una de ellas hay un objeto que transporta la información: el aire, las microondas, el cable ADSL y el papel. Con las partículas subatómicas sucede algo parecido. Las relaciones que puede haber entre ellas las llamamos fuerzas. En la naturaleza hay cuatro: la gravedad, la electromagnética y dos fuerzas nucleares; una es la fuerte, que mantiene el núcleo unido, y otra la débil, responsable de la desintegración radiactiva beta. Pues bien, cada una de esas formas de comunicación lleva asociada una partícula responsable de transportar la información. En el caso de la electromagnética, la
partícula es el fotón; para lagravedad es el gravitón; y en la fuerza fuerte, el gluón -del inglés glue, pegamento-. La débil tiene tres partículas portadoras, los bosones W+, W- y Zº. Así, en nuestra sala vacía, el campo gravitatorio hace que la pera y la Tierra intercambien gravitones como dos niños que se lanzan bolas de nieve. La fruta no nota el campo electromagnético porque sin carga neta es como si no tuviera la herramienta para recoger los fotones que le llegan. Responsable de toda la masa del cosmos
Ya estamos en condiciones de responder a la pregunta sobre cómo demostrar la existencia del campo de Higgs: encontrando su partícula portadora, el bosón de Higgs. Desde el CERN de Ginebra y el Fermilab de Chicago, los físicos de partículas llevan dos décadas intentándolo. La búsqueda comenzó en los años 80, cuando se asentó el llamado modelo estándar de la física de partículas. Los teóricos habían conseguido poner orden en el complicado mundo subatómico que estaba surgiendo de los aceleradores de partículas. Se había superado la crisis de los 60, cuando estos inmensos instrumentos ponían en aprietos a los investigadores al producir más y más partículas cada vez que se enchufaban. Pero en 1962 entró en juego el físico Murray Gell-Mann y anunció una forma de agruparlas que llamó "el camino óctuple", en alusión a la filosofía budista. Su teoría predecía una nueva partícula, la W-, que fue descubierta al año siguiente. Dos años después GellMann lanzaba los quarks al ruedo de las partículas elementales. Los físicos ya eran capaces de responder a la pregunta planteada por los filósofos griegos hacía más de 2.000 años: ¿de qué está hecha la materia? El marco teórico es el modelo estándar, que podemos resumir así. Existen dos estirpes principales de partículas de materia, quarks y leptones. Hay quarks de seis sabores y se agrupan en tres familias de dos: up -arriba- y down -abajo-; strange -extrañoy charm ?encantado?; bottom -valle- y top -cima-. Los leptones también pueden ser de seis sabores: el electrón y su neutrino; el muón y el neutrino muónico, el tau y el
neutrino tauónico. Los leptones se pueden encontrar solos en la naturaleza, mientras que los quarks siempre aparecen en parejas o en tríos, y se mantienen unidos mediante los gluones. Son los ladrillos con los que se construyen el resto de las partículas. Una época dorada para resolver misterios Tenemos explicadas las partículas; es el turno de las fuerzas. A finales de los 70, Glashow, Salam y Weinberg acariciaron el sueño de los físicos teóricos: reunir bajo una única descripción matemática las cuatro fuerzas de la naturaleza. El primer y esperanzador paso de los tres científicos fue encontrar una forma de describir bajo una misma formulación la fuerza electromagnética y la débil. Entre sus predicciones se encontraban los transmisores de la fuerza débil, los bosones W+, W- y Zº. Pero si estas partículas existían debían tener unas masas muy elevadas, y eso colocaba en un punto peligroso al modelo estándar. Nadie podía explicar por qué el fotón no tenía masa y los nuevos bosones eran tremendamente pesados. Para resolverlo venía de perlas el campo de Higgs. El reto de los 80 fue encontrar el quark más pesado, el top, y demostrar que los bosones W+, W- y Zº existían. Las máquinas para detectarlos debían producir bastante energía, que dependía de cuánto fuera su masa. A finales de los 70 las mejores estimaciones teóricas apuntaban a "cientos de veces la masa del protón". Una valoración no muy exacta, pero suficiente para que el CERN decidiera gastar 100 millones de dólares en encontrarlo. Eran momentos de euforia: parecía que el Santo Grial de la física estaba al alcance de la mano, una teoría final que gobernaría las fuerzas y las partículas del universo. Desde los años 40 muchos lo habían intentado, hasta Einstein. Nadie se había acercado a conseguirlo. En enero de 1983 el italiano Carlo Rubbia, responsable de la búsqueda, anunciaba haber encontrado los dos W. Seis meses después aparecía el Z. Sólo faltaba el quark top, que cayó en 1995 gracias al otro gran acelerador, el Tevatron del Fermilab, en Chicago. El modelo estándar estaba completo... salvo por el bosón de Higgs. En los últimos años, en Chicago y Ginebra se han realizado experimentos para poder atisbar alguna traza de su existencia. Los físicos saben que es difícil pues la energía necesaria para verlo está por encima de sus posibilidades. Se han dedicado a hacer chocar partículas en los aceleradores para ver si sonaba la flauta, pero para encontrar a la madre de todas las masas hace falta una máquina más grande. A finales de los 80 los americanos diseñaron el SSC, el supercolisionador que se quería construir en Texas. En 1987 los científicos dijeron al Congreso norteamericano que costaría 4.400 millones de dólares y en 1992 ya iban por 12.000 millones. Era demasiado, teniendo en cuenta que la Estación Espacial Internacional (ISS) tenía un coste parecido. Para los congresistas norteamericanos el estado no podía invertir en ambos proyectos y el SSC fue cancelado. En Europa, el CERN decidió desmantelar su acelerador, el LEP, y construir otro capaz de alcanzar una energía suficiente para ver el Higgs, el Large Hadron Collider (LHC). Después de diversos retrasos se pondrá en funcionamiento a mediados de este año y su coste habrá sido de entre 3.000 y 6.500 millones de euros. Del bosón depende el camino de la física teórica
¿Y si no se diera con ella? El edificio de las partículas elementales, que con tanto cuidado han ido construyendo los científicos durante el último medio siglo, se desplomaría. "El campo de Higgs, el modelo estándar y nuestra imagen de cómo Dios hizo el universo depende de encontrar el bosón de Higgs", comentó hace más de una década Leon Lederman. Las dos pasiones de los físicos están enfrentadas. Dar con él implicaría que han hecho un buen trabajo y que sus ideas sobre la materia son correctas: sería la demostración del poder de la teoría, del pensamiento puro, para entender el mundo. No encontrarlo les diría que han pasado algo por alto, que sus ideas iban bien pero se torcieron, que hay nuevos misterios que desentrañar. Y para un científico los buenos misterios son la salsa de su vida. Miguel Ángel Sabadell Vota en nuestra encuesta: ¿Deberían darle el premio Nobel a Peter Higgs por teorizar "la partícula de Dios?
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Lo que necesitas para entender el bosón de Higgs en cinco preguntas Vídeo: Así están buscan el bosón de Higgs en el CERN
Lo que necesitas para entender el bosón de Higgs en cinco preguntas VOTAR 0 VOTOS
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Vídeo: Así están buscando el bosón Haz click aquí 1. ¿Por qué es tan importante encontrar el bosón de Higgs? Porque podría contener la respuesta a la siguiente cuestión: ¿cómo decide la naturaleza a qué partículas les asigna masa y a cuáles no? Todas las partículas elementales que forman la materia (seis leptones y seis quarks) tienen masa. Sin embargo otras como el protón, responsable de la fuerza electromagnética, no tienen masa. La presencia o ausencia de masa podría venir dada por el bosón de Higgs, cuya existencia se propuso en los años sesenta. "Confirmar la existencia del bosón de Higgs en el modelo estándar supondría haber comprendido el mecanismo por el cual las partículas adquieren masa, un mecanismo que en su versión más simple predice la existencia de -al menos- un bosón que cuando interacciona con las otras partículas (quarks, leptones y otros bosones), hace que estas adquieran masa", explica Teresa Rodrigo, investigadora del Instituto de Física de Cantabria que participa en los experimentos del CERN. 2. ¿Qué es el campo de Higgs? Para explicar por qué unas partículas tienen masa y otras no, el físico británico Peter Higgs (y simultánea pero independientemente, también Francois Englert, Robert Brout, Gerald Guralnik, Dick Hagen y Tom Kibble) 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". 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 especie de "fricción" con el campo de Higgs, por lo que las partículas más ligeras se moverían por este campo fácilmente mientras que las más pesadas lo harán con mayor dificultad. 3. ¿Quién acuñó el nombre de "partícula de Dios"? Fue el Premio Nobel de Fïsica Leon Lederman, en el libro "Si el universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?". Sin embargo muchos investigadores prefieren el apodo de "la partícula de la botella de champagne", haciendo alusión a la anécdota según la cual el físico David J. Miller ganó en 1993 una botella de champagne ofrecida por el ministro de ciencia británicoWilliam Waldegrave, que la ofreció como "premio" a quien fuese capaz de explicarle que era el bosón de Higgs. 4. ¿Por qué se usa el LHC para buscar el bosón de Higgs? 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). En el interior del anillo del acelerador del CERN colisionan protones entre sí a una velocidad cercana a la de la luz. Según los cálculos los bosones de Higgs deberían producirse en choques frontales entre protones de energías del orden de 20 TeV. Al fin y al cabo, cuanto mayor sea la energía de las partículas que chocan más masa tendrán las resultantes, según la famosa ecuación de Einstein E=mc2. No obstante, 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 (fotones, muones, electrones...) que sí son detectadas en el LHC. 5. ¿Por qué se habla de probabilidades en lugar de hablar de descubrimiento del bosón de Higgs? ¿Qué significan los "sigmas" de los que hablan los físicos? El bosón de Higgs no puede observarse directamente porque si tiempo de vida es demasiado corto. Al final de su vida, decae y se transforma en otras partículas que son las que los detectores observan. Por ejemplo, en dos fotones. Pero otros muchos procesos también generan dos fotones, de modo que los científicos tienen que comparar el número de "eventos de dos-fotones" y compararlo con lo que se espera para una determinada partícula. Para reclamar la paternidad de un descubrimiento, los físicos necesitan tener un exceso de colisiones significativas, lo que precisa de otra magnitud: la desviación estándar o el "número de sigmas", que establece la significancia estadística de ese descubrimiento. Al hacer el anuncio sobre el bosón de Higgs, Fabiola Gianotti ha dicho: "Hemos observado señales claras de una nueva partícula en el nivel de cinco sigma en la región de la masa alrededor de 126 gigaelectronvoltios (GeV)?. El valor cinco sigma es el nivel mínimo aceptado por la comunidad científica para confirmar el descubrimiento de una partícula, e indica que la probabilidad de que lo que estemos viendo sea fruto del azar es más pequeña que unas pocas partes en diez millones (o que la confianza es del 99,99994%). ¿Deberían darle el premio Nobel a Peter Higgs?
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Los físicos podrían haber encontrado, al fin, la "partícula de Dios" VOTAR 0 VOTOS
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En un seminario celebrado hoy en elCERN en la víspera de uno de los grandes eventos del año en física de partículas, la conferencia ICHEP2012 que se celebra en Melbourne (Australia),los responsables de los experimentos ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han presentado los resultados preliminares en la búsqueda del bosón de Higgs, también conocido como la "partícula de Dios". Los experimentos permitieron observar una nueva partícula en una región de masas que oscila entre 125 y 126 giga electrón voltios (1 GeV equivale a la masa de un protón). Esta unidad de energía se utiliza para representar la masa de las partículas. Tal y como ha explicado o el investigador Joe Incandela, no hay duda de que se trata de una nueva partícula, de que es un bosón, y de que es el bosón más pesado encontrado hasta ahora. Todas sus propiedades apuntan a que se trata del bosón de Higgs, la última de las piezas "no encontradas" del esquema teórico conocido como Modelo Estándar de Partículas y Fuerzas. Los científicos llevan décadas intentando confirmar la existencia de este elemento que, de acuerdo con el citado modelo, explicaría por qué algunas partículas tienen masa y otras no. Según Rolf Heuer, director del CERN, este es un hito histórico y, aunque aún se necesitan estudios más detallados y muchas estadísticas para poder sacar a la luz todas las propiedades de la nueva partícula, parece que esta ayudará a desvelar algunos de los grandes misterios del universo. Al fin y al cabo, solo el 4% del cosmos está compuesto de materia visible, y con la "baza" del bosón de Higgs los astrofísicos podrían empezar a explicar cómo funciona el 96% restante. Participación española España es uno de los principales contribuyentes al CERN, ascendiendo su aportación al 8,11% del total de las aportaciones para el ejercicio 2012. La participación de los grupos de investigación españoles en el LHC cuenta con el apoyo del Ministerio de Economía y Competitividad, a través delPrograma Nacional de Física de Partículas, y del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), proyecto Consolider?Ingenio 2010. Además de haber diseñado y construido varios subdetectores que son clave en la búsqueda de nuevas partículas en el LHC, los grupos españoles participan de forma destacada en su operación y mantenimiento, así como en la recogida, procesado y análisis de las colisiones producidas por los experimentos, incluyendo aquellas que pueden conducir a la observación del bosón de Higgs. ¿Deberían darle el premio Nobel a Peter Higgs?
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El siglo de la relatividad. La física del siglo XXI
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La partícula divina
El siglo de la relatividad. La física del siglo XXI VOTAR 0 VOTOS
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Una noche de invierno de 1996 el cerebro de Albert Einstein cruzaba la frontera entre EE UU y Canadá dando botes dentro de dos envases llenos de alcohol en el maletero de un coche. Aquella sólo fue una de las "aventuras" de este órgano, que fue extraído por el jefe de patología del Hospital de Princeton, Thomas Harvey, y que durante cierto tiempo guardó en su casa. Troceado, el cerebro de Einstein se ha hallado en lugares tan sorprendentes como un refrigerador de cervezas, un bote de té en las afueras de Tokyo o un frigorífico en Honolulu. La razón de semejantes odiseas es bien simple: había que descubrir si en las células de su cerebro residía el genio, una empresa fútil donde las haya. Se inicia una nueva era Curiosamente, algo parecido habían hecho los soviéticos con el del padre de la revolución rusa, Lenin. Las cenizas del sabio fueron esparcidas en un lugar secreto. Harvey, por su parte, entregó en 1996 las partes del cerebro que aún tenía en su poder a Elliot Krauss, jefe de patología del Hospital de Princeton. La muerte de Einstein significó el final de una era, pero no la de nuevos experimentos; sólo la de un modo de trabajo. La imagen del científico solitario que con la exclusiva fuerza de su cerebro es capaz de modificar profundamente la visión del mundo en que vivimos murió con él. Desde entonces, y salvo raras excepciones, la física es labor de grupos de investigación. Hoy, cien años después de ese año maravilloso de 1905, la física se enfrenta a nuevos retos. Éstos son algunos de ellos. Computación cuántica La teoría cuántica nos guarda dos sorpresas que colisionan con nuestro sentido común. La primera es que el acto de observación define el mundo: no existe ninguna realidad profunda, vivimos en un mundo fantasma donde nada existe hasta que se mide. La segunda es que en el mundo subatómico la noción de causalidad desaparece, quedando únicamente la probabilidad de que algo suceda. Sin embargo, ambas nos van a permitir revolucionar el mundo de la información. "Hay un montón de espacio libre ahí dentro". Así comenzó una conferencia el genial físico Richard Feynman. Era una llamada de atención sobre la ingente cantidad de espacio descubierto en el mundo microscópico interior de la materia. La física actual se pregunta por qué no explotarlo y usarlo, por ejemplo, para transportar, almacenar y procesar información. Ese es precisamente el objetivo de la teoría cuántica de la
información. ¿Quién podría imaginarse la Biblioteca del Congreso de EE UU encerrada en la cabeza de un alfiler? Y no sólo eso, también nos va a permitir codificar esa información de manera inviolable -la criptografía cuántica- y construir supercomputadoras capaces de realizar en sólo una fracción de segundo las mismas operaciones que un ordenador convencional tardaría varios millones de años en completar. A la caza de la partícula divina ¿De qué está hecha la materia? A este interrogante los físicos responden que los átomos están hechos de electrones, protones y neutrones. A su vez, protones y neutrones están hechos de unas partículas más pequeñas llamadas quarks. La teoría predice que debe haber seis de ellos, de nombres tan floridos como arriba, abajo, encanto, extraño, valle y cima. En los aceleradores se han descubierto todos ellos. Pero existe una partícula predicha teóricamente que todavía no se ha encontrado con un nombre también peculiar: el bosón vectorial de Higgs. Postulada hace más de 30 años, responde a una pregunta fundamental: ¿por qué las partículas tienen masa? La culpa es del Higgs, pues es él el que da las masas a las partículas elementales. Pero hay que descubrirla. El nuevo acelerador del CERN, el LHC, tiene entre sus misiones darle caza. Si es que existe? La nueva nanociencia Estamos ante el umbral de una revolución tecnológica, similar a la invención de la máquina de vapor. Es la nanociencia, esto es, la ciencia de lo muy pequeño. "Nano" es un prefijo que se añade a una magnitud para obtener un valor mil millones de veces más pequeño. Así, hablar de nanosistemas implica objetos más pequeños que las bacterias. Físicos de todo el mundo trabajan en proyectos cuya finalidad última es controlar a escala atómica nuevos materiales artificiales de diseño. Ya se han conseguido dispositivos tan variopintos como uniones túnel magnéticas, cajas y sistemas de bombeo cuánticos, transistores en los que se puede controlar el paso de electrones uno a uno... Son los pasos previos a los nanorrobots que inundan la ciencia-ficción moderna. Lo "nano" esta de moda. Fotónica y optoelectrónica Si las predicciones de los expertos se cumplen, en unos diez años veremos en el mercado un nuevo tipo de circuitos en nuestros ordenadores, televisores y reproductores de DVD: electrónica hecha con luz. En 25 años, llegarán los ordenadores ópticos, que serán mucho más rápidos que los actuales. Y es que a medida que vayamos miniaturizando más y más, los trozos de metal que se usan para conectar los componentes de un chip provocarán, entre otros problemas, una pérdida de velocidad. El uso de conexiones ópticas sería una alternativa, porque no tienen estos problemas, pero hay que encontrar materiales capaces de controlar y guiar la propagación de la luz a escala microscópica. Ahora bien, alcanzar una electrónica exclusivamente con fotones puede que esté lejos, e incluso que jamás se consiga. Por ello se investiga en optoelectrónica, esto es, el diseño de circuitos que usen tanto electrones como fotones. Con ella se tenderá el puente que unirá la electrónica con la fotónica y las comunicaciones ópticas.
Superconductores a temperatura ambiente La superconductividad es la evidencia macroscópica tangible de la existencia de un mundo cuántico. Los superconductores permiten conducir corriente eléctrica sin pérdidas y, por tanto, pueden transportar densidades de corriente por encima de 2.000 veces de lo que hace un cable de cobre. Se usan en multitud de dispositivos, desde los equipos de resonancia magnética de los hospitales -los campos magnéticos se producen mediante bobinas superconductoras- hasta en la detección de campos magnéticos una milmillonésima más pequeños que el de la Tierra. El inconveniente es que un material se vuelve superconductor enfriándolo mucho. Los llamados superconductores de alta temperatura son materiales que adquieren esta propiedad cuando se baja a -138 ºC. Lo que ya no está tan claro es por qué son superconductores. La teoría clásica, llamada BCS y enunciada en 1957, falla. Hoy, la superconductividad es un campo de intensa investigación. Descubrir un superconductor a temperatura ambiente es uno de los nuevos retos. Vida y mejor el universo. complejidad Desde hace unos años la física está empeñada en entender la vida. Al parecer, el comportamiento de la mayoría de sistemas complejos es el resultado de procesos de autoorganización. En ellos, aunque los elementos, como las hormigas o las neuronas, se comunican sólo con otros físicamente próximos, el sistema puede generar estructuras -como las manchas de un jaguar- o propiedades -como la memoria- que sólo se comprenden si se estudia todo el sistema. La complejidad parece surgir a medio camino entre el orden y el desorden. Si pensamos en términos de información, la necesidad de almacenarla requiere cierto grado de orden, pero a la vez la capacidad de adaptación y de manipular la información requiere cierto grado de desorden. La estructura del ADN es un buen ejemplo. Uno de los mayores retos a los que se enfrentan los físicos que investigan la vida es su incapacidad para predecir el plegamiento de las proteínas, es decir, por qué, entre todas las posibilidades, la larga cadena de aminoácidos se pliega de esa forma y no de otra. El problema reside en que las proteínas están construidas en el borde de la estabilidad: si fueran algo más inestables se degradarían y si fueran más estables no cumplirían su función. Las proteínas se escapan entre los dedos de los físicos. Estamos, en esencia, ante una ausencia de física. La constante cosmológica y el universo acelerado Para muchos éste es el enigma más fascinante de la física. Ninguna de las ideas propuestas hasta ahora ha funcionado. La constante cosmológica es algo que se sale de todo. Su historia comenzó con Einstein. Un universo en expansión era consecuencia de la teoría general de la relatividad y él no pudo creérsela. Para evitarlo, modificó las ecuaciones introduciendo un término ajeno a la teoría que detenía la expansión: la constante cosmológica. Cuando tiempo después el astrónomo Edwin Hubble descubrió la expansión del universo, Einstein declaró que la introducción de la constante cosmológica había sido el mayor error de su vida. Casi 70 años después los astrónomos han descubierto que la expansión del universo está acelerando; algo inconcebible. Ante semejante desastre los cosmólogos retomaron la
constante repudiada por Einstein. Esta repulsión puede deberse a una enigmática energía oscura (véase MUY 278). ¿Pero de qué se trata? Nadie lo sabe con exactitud. Quizá quien ha expresado mejor esa perplejidad ha sido el Nobel Steven Weinberg: "Para los físicos es difícill atacar este problema sin saber qué es lo que hay que explicar". Eso sí, si la energía oscura está en forma de constante cosmológica, nos encontraríamos ante la peor estimación teórica de la historia de la ciencia. Miguel Ángel Sabadell
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Lo que necesitas para entender el bosón de Higgs en cinco preguntas VOTAR 0 VOTOS Artículo visto: 38280 veces
Fotogalería: la búsqueda del bosón de Higgs Haz click aquí Vídeo: Así están buscando el bosón Haz click aquí 1. ¿Por qué es tan importante encontrar el bosón de Higgs? Porque podría contener la respuesta a la siguiente cuestión: ¿cómo decide la naturaleza a qué partículas les asigna masa y a cuáles no? Todas las partículas elementales que forman la materia (seis leptones y seis quarks) tienen masa. Sin embargo otras como el protón, responsable de la fuerza electromagnética, no tienen masa. La presencia o ausencia de masa podría venir dada por el bosón de Higgs, cuya existencia se propuso en los años sesenta. "Confirmar la existencia del bosón de Higgs en el modelo estándar supondría haber comprendido el mecanismo por el cual las partículas adquieren masa, un mecanismo que en su versión más simple predice la existencia de -al menos- un bosón que cuando interacciona con las otras partículas (quarks, leptones y otros bosones), hace que estas adquieran masa", explica Teresa Rodrigo, investigadora del Instituto de Física de Cantabria que participa en los experimentos del CERN. 2. ¿Qué es el campo de Higgs? Para explicar por qué unas partículas tienen masa y otras no, el físico británico Peter Higgs (y simultánea pero independientemente, también Francois Englert, Robert Brout, Gerald Guralnik, Dick Hagen y Tom Kibble) 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". 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 especie de "fricción" con el campo de Higgs, por lo que las partículas más ligeras se moverían por este campo fácilmente mientras que las más pesadas lo harán con mayor dificultad. 3. ¿Quién acuñó el nombre de "partícula de Dios"? Fue el Premio Nobel de Fïsica Leon Lederman, en el libro "Si el universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?". Sin embargo muchos investigadores prefieren el apodo de "la partícula de la botella de champagne", haciendo alusión a la anécdota según la cual el físico David J. Miller ganó en 1993 una botella de champagne ofrecida por el ministro de ciencia británicoWilliam Waldegrave, que la ofreció como "premio" a quien fuese capaz de explicarle que era el bosón de Higgs. 4. ¿Por qué se usa el LHC para buscar el bosón de Higgs? 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). En el interior del anillo del acelerador del CERN colisionan protones entre sí a una velocidad cercana a la de la luz. Según los cálculos los bosones de Higgs deberían producirse en choques frontales entre protones de energías del orden de 20 TeV. Al fin y al cabo, cuanto mayor sea la energía de las partículas que chocan más masa tendrán las resultantes, según la famosa ecuación de Einstein E=mc2. No obstante, 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 (fotones, muones, electrones...) que sí son detectadas en el LHC. 5. ¿Por qué se habla de probabilidades en lugar de hablar de descubrimiento del bosón de Higgs? ¿Qué significan los "sigmas" de los que hablan los físicos? El bosón de Higgs no puede observarse directamente porque si tiempo de vida es demasiado corto. Al final de su vida, decae y se transforma en otras partículas que son las que los detectores observan. Por ejemplo, en dos fotones. Pero otros muchos procesos también generan dos fotones, de modo que los científicos tienen que comparar el número de "eventos de dosfotones" y compararlo con lo que se espera para una determinada partícula. Para reclamar la paternidad de un descubrimiento, los físicos necesitan tener un exceso de colisiones significativas, lo que precisa de otra magnitud: la desviación estándar o el "número de sigmas", que establece la
significancia estadística de ese descubrimiento. Al hacer el anuncio sobre el bosón de Higgs, Fabiola Gianotti ha dicho: "Hemos observado señales claras de una nueva partícula en el nivel de cinco sigma en la región de la masa alrededor de 126 gigaelectronvoltios (GeV)?. El valor cinco sigma es el nivel mínimo aceptado por la comunidad científica para confirmar el descubrimiento de una partícula, e indica que la probabilidad de que lo que estemos viendo sea fruto del azar es más pequeña que unas pocas partes en diez millones (o que la confianza es del 99,99994%). ¿Deberían darle el premio Nobel a Peter Higgs?
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