A 10 años del Bosón de Higgs, hallazgo que refleja la cualidad colectiva de la ciencia y de la humanidad
En entrevista, Gerardo Herrera Corral comparte algunas reflexiones científicas y humanísticas en torno a lo que ha ocurrido tras el anuncio del hallazgo realizado en el Gran Colisionador de Hadrones
la mal llamada "partícula De Dios"
Imagen de la colisión de partículas y su decaimiento, que en este caso corresponde al Bosón de Higgs, pieza fundamental del Modelo Estándar de la física de partículas (ecuación en el recuadro).
Un día después de uno de los anuncios más esperados, seguidos y no del todo comprendidos por amplios sectores de la sociedad, el caricaturista suizo-libanés Patrick Chappatte publicó en “Le Temps” su cartón “Partícula fundamental descubierta”. En la imagen aparece de fondo el anillo del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) que atraviesa un túnel, en tanto que en el centro de la imagen una científica sostiene el resultado de las mediciones que comprueban la observación del Bosón de Higgs, mientras le dice a la prensa: “Hemos descubierto de qué está compuesta la nada”; a su lado, su colega, con no menos entusiasmo añade: “eso es realmente algo”. Los micrófonos y las cámaras de la prensa se mantienen firmes, mientras el rostro de uno de los periodistas parece no estar convencido de entender de qué va todo.
El cartón publicado hace una década es parte de una serie de caricaturas y memes que Gerardo Herrera Corral rescató en redes sociales para rememorar el aniversario. El 4 de julio de 2012 se dio a conocer la prueba de la detección de la partícula elemental que dota a las demás de materia, propuesta teóricamente hace más de medio siglo y que sólo fue comprobada experimentalmente hasta que se creó una de las máquinas científicas más poderosas y formidables creadas por la humanidad: el LHC.
El cartón de Chappatte fue publicado en “Le Temps” el 5 de julio de 2012.
Gerardo Herrera es pionero del ingreso de México al LHC, ubicado en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear), no sólo a través de la participación de académicos en la toma de datos, sino en la construcción de subdetectores en uno de sus detectores más importantes, ALICE (A Large Ion Collider Experiment). Es además el principal comunicador y divulgador de este experimento desde antes de su puesta en marcha, inaugurado en 2008; es autor de libros como “Universo: la historia más grande jamás contada” y “El Gran Colisionador de Hadrones, historias del laboratorio más grande del mundo”, además de raudales de artículos publicados en diversos medios, entre ellos “Crónica”. Con el transcurso de los años, su entusiasmo por hablar del tema no ha decaído, a diferencia de las partículas que colisionan en el LHC a casi a la velocidad de la luz con lo que han develado secretos sutiles de la naturaleza.
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En entrevista, el investigador del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) comparte algunas reflexiones sobre la popular y mal llamada “partícula de Dios” a diez años de su descubrimiento, así como del significado que tiene este gran proyecto más allá de la ciencia y la física de partículas de altas energías.
10 AÑOS PARA CONFIRMAR.
Los primeros bosones de Higgs detectados por los detectores ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) y CMS (Compact Muon Solenoid) correspondieron a una docena de eventos confirmados de entre millones de colisiones en el LHC, pocos en realidad, pero suficientes para hacer el esperado anuncio ante el mundo y la prensa (como en el cartón de Chappatte), recuerda el investigador del Cinvestav. No obstante, entre los físicos quedaban dudas.
“Uno es el rostro que se le da a la prensa sobre el descubrimiento, el otro refleja las inquietudes de fondo, pero que no se ven: había una desintegración que no estaba en la gama de eventos anunciados y tenía inquietos a los científicos”.
Diez años después, ha habido más eventos confirmados, que ahora han permitido medir la masa del Higgs con gran precisión, así como la medición de otros fenómenos detrás de éste. “Esta década nos ha permitido afirmar que se trata exactamente del Higgs que se esperaba y es con gran exactitud lo que el Modelo Estándar predice”. Los físicos, enfatiza, celebran que a diez años del descubrimiento estas piezas hayan cuajado como la teoría indica.
INFLACIÓN DEL UNIVERSO.
El hallazgo del Bosón de Higgs es la pieza fundamental de lo que los físicos han denominado Modelo Estándar, que contiene a las partículas elementales y sus interacciones que describen los fundamentos de la materia. Las diferentes piezas de este modelo habían sido descritas y halladas experimentalmente, sólo faltaba el Higgs.
Esta partícula elemental y su campo permiten explicar la constitución de toda la materia que podemos ver, desde hadrones haciéndose añicos en un acelerador de partículas, hasta la de un planeta rocoso suficientemente cerca de su estrella para albergar vida, pero también de la estrella misma y de lo que está más allá de esta galaxia.
Por lo tanto, el Bosón de Higgs es un mecanismo importante para el micro y macro universo de la materia, pero incluso se ha vuelto una pieza para describir un área de la cosmología, acota Herrera Corral.
Recreación del Boson de Higgs y de cómo dota a otras partículas de materia.
“Los cosmólogos habían propuesto hace mucho tiempo un mecanismo para entender la inflación cósmica, para entender cómo es que se había inflado súbitamente. Eso está en el origen del Universo mismo, según los cosmólogos de no haber ocurrido este fenómeno nuestro Universo habría desaparecido casi tan rápido como apareció: fue por medio de la inflación cósmica que alcanzó cierta estabilidad, gracias a lo cual estamos acá. Su propuesta es que debía existir una partícula que lo hizo posible, cuyas características son exactamente las del Higgs”.
Gerardo Herrera agrega que después del descubrimiento hace una década, se organizaron muchos seminarios alrededor de esta idea con cosmólogos para debatir y discutir la posibilidad de que el Higgs tenga también esa consecuencia. “No sólo dar masa a las partículas de acuerdo al Modelo Estándar, sino que más allá tiene un papel en la cosmología y en el origen mismo del Universo”.
Para el físico mexicano, Premio Crónica, estos son algunos de los puntos más relevantes en esta década: el Nobel a dos de sus proponentes, Higgs y Englert, el matiz del Príncipe de Asturias a estos dos y al CERN y el reconocimiento de otros premios como el Breakthrough a la labor colectiva del LHC; pero también destaca en este periodo el papel del Higgs en la cosmología más allá de la confirmación de la sutileza que tiene la naturaleza para actuar de esa manera.
EL ASOMBRO, LA BELLEZA.
Algo que no ha cambiado una década después para el académico es el asombro que lleva consigo a una dimensión un poco más filosófica: “que un mecanismo matemático, que una exigencia específica a la naturaleza de simetría, que un artificio del álgebra acaben resultando ser una propiedad del Universo es algo extraordinario”.
Gerardo Herrera Corral es autor de diversos libros de comunicación de la ciencia, principalmente sobre física y el LHC.
Este asombro es más difícil de comunicar, agrega, puesto que se trata de la contemplación de un fenómeno muy delicado en términos matemáticos –para que las partículas adquieran masa y otras no, para que la simetría del Universo se conserve y para que entonces exista como tal. “Que ocurra esto nos habla de la manera en cómo funciona el Universo y la naturaleza, es increíble. Te preguntas cómo puede ser esto que parece una invención de la mente, una creación de la imaginación y resulta que así es.
“Esa parte asombrosa también la celebramos entre los físicos, nos da gusto y es lo que nos hace hablar de estas cosas con alegría: estamos entendiendo algo extraordinario, es como arrancarle un secreto a la naturaleza de forma muy sutil, algo que no te habría querido revelar, porque es delicado, curioso y está ahí. Esa parte es la más bella alrededor de los diez años del descubrimiento del Higgs”.
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FÍSICA COLECTIVA.
El físico refiere que los fenómenos tras el descubrimiento del Bosón de Higgs –que lleva el nombre de Peter Higgs, uno de sus postulantes teóricos– han sido muy interesantes, incluso desde la parte sociológica: cómo se realizó el descubrimiento mismo, cómo se dio, cómo se anunció, lo que ocurrió inmediatamente después –el otorgamiento del Nobel a dos de los proponentes de la idea, “aunque había más y es importante decirlo”.
El británico Peter Higgs pasará a la historia como el principal teórico de la partícula elemental, puesto que sólo su nombre está “grabado” en ella, “como si la física fuera así, hecha de manera individual, cuando que es una labor colectiva”, apunta Herrera. Paradójicamente, lo que quedará subrayado históricamente en la fundamentación teórica individual, será todo lo contrario al descubrimiento, resultado de la colectividad.
“Peter Higgs es uno de los proponentes, en el mismo año, incluso antes que él, otros físicos propusieron la misma idea, pero por razones sociológicas acabaría predominando la suya. Al menos otros siete físicos deben mencionarse de manera importante, entre ellos Gerald Guralnik, Carl Hagen, François Englert (también obtuvo el Nobel) y Robert Brout, quien murió un año antes del descubrimiento –indudablemente debió haber sido premiado, pero el Nobel hace reconocimientos post mortem”. Todos ellos participaron proponiendo la idea, agrega, posteriormente (medio siglo después) dos experimentos gigantescos en los que participaron muchos físicos, CMS y ATLAS del LHC, comprobaron su existencia. Aquí, el trabajo colectivo fue más explícito.
Englert y Higgs en el LHC antes del descubrimiento. Abajo, personal del CERN ante la noticia del Nobel a estos teóricos.
“Hay que destacar la labor colectiva detrás de este gran hallazgo, un cambio de paradigma y reflejo de cómo se hace la física actualmente. Por otro lado, ha tenido consecuencias importantísimas para otras áreas, como la cosmología”.
–¿Y cuáles son tus reflexiones sobre el Higgs y del significado del LHC más allá de la física?
–Para mí, el proyecto mismo significa mucho en términos de lo que yo creo que va la vida: desde muy joven me quedó claro que había algo interesante del ser humano en su interacción con otros, la dimensión de ser humanos tiene que ver con los otros, de la relación del individuo con la colectividad; me quedó claro que mi carrera sería por ahí, la búsqueda de un proyecto en el que yo sería un ladrillo más en la pared. Me gusta destacar esto porque la física y la ciencia son una actividad colectiva; el fisiólogo francés Claude Bernard, gran Premio Nobel, dice una frase que me gusta mucho: “el arte es yo, la ciencia somos nosotros”. La ciencia es una labor colectiva, no es el resultado de un gran genio como nos gusta resaltar a menudo en las biografías, esa labor colectiva se realiza a través de una discusión general en la que todos participamos y ponemos nuestra imaginación y creatividad. El LHC, el CERN, ALICE… son eso, una actividad colectiva en la que trabajamos muchos de diferentes instituciones, países y culturas, que para mí ha sido una fantástica experiencia de vida. Puede parecer banal, pero les aseguro que conforme envejecemos nos queda cada vez más clara la importancia de la colectividad y la creación de conocimiento como resultado de ésta.
EL MISTERIO.
La otra reflexión es sobre implicaciones profundas que constituyen la mente y el pensamiento humanos, relacionada con lo que señaló anteriormente. “Es lo que nos mueve a muchos físicos y tiene que ver con lo que produce el misterio en nuestro espíritu, con lo que hace el misterio cuando lo enfrentamos y te pasma, cuando observas la naturaleza de un fenómeno y se te revela como eso, como un misterio, y cuando lo ves te produce un ensimismamiento, una reflexión y un estado de ánimo especial. Para los físicos esto es fundamental, eso es lo que nos lleva a seguir buscando y tratar de entender la naturaleza y que tal vez no se resuelve porque el misterio siempre está ahí”.
Ese misterio permanece o adquiere otra dimensión, probablemente sólo se desplaza y el entendimiento que alcanzamos los humanos no es más que “la iluminación de una parte, pero sigue y esa sensación de los físicos ante el misterio es lo que provoca un descubrimiento como el Higgs.
“No podemos dejar pasar desapercibido lo que la naturaleza hace para que el Universo sea como lo vemos a nuestro alrededor, el mecanismo que describimos y vemos en el Higgs: una sutileza matemática, un truco, una manera de preservar la simetría y luego esconderla; algo que ocurre en la naturaleza para permitir que todo sea como lo vemos. La observación de ese fenómeno es extraordinaria, por lo que resulta también una invitación a la gente, para que se acerque a la ciencia porque brinda eso, un espectáculo, nos brinda esa maravilla de poder ver cómo ocurren las cosas en el interior de la materia y en lo más profundo del Universo”.
Caverna del detector ALICE, uno de los cuatro más grandes del LHC.
El Gran Colisionador del futuro y México en el CERN
Después de una larga pausa, en 2018, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) inicia actividades nuevamente con una nueva temporada de colisiones. Durante estos años, se ha dado mantenimiento y construido más túnel con miras al 2026, cuando el experimento recibirá una actualización mayor, relata Gerardo Herrera.
“Incluso cambiará de nombre: ya no será LHC, sino HLLHC (High Luminosity Large Hadron Collider), para que se lo vaya aprendiendo la gente. Se dice incluso que será un nuevo acelerador porque la máquina se modificará de manera fundamental, esa es la razón para que la pausa haya durado tanto, porque se estuvieron haciendo trabajos encaminados al 2026.
El físico añade que se cambiaron cables en el acelerador que se van irradiando y pierden propiedades. “Nosotros en ALICE cambiamos los detectores mexicanos originales: el V0 está almacenado, salió el detector AD –que trabajó de 2015 a 2018–, así como Acorde, el detector de rayos cósmicos; en cambio, llegaron nuevos detectores, el V0+ y el FDD. Estamos presentes con dos nuevos detectores en ALICE, que comenzará a tomar datos el 5 julio”.
Decenas de estudiantes, investigadores y académicos mexicanos han pasado por el CERN y el LHC, como parte del intercambio académico por pertenecer a la colaboración
Será una nueva corrida, la tercera, y tendrá un haz de luz de mayor energía: 13.6 Teraelectronvolts (TeV), la más alta energía conseguida. “En 2025 pararemos de nuevo, para entrar con el nuevo HLLHC y ALICE 3, que funcionarán de 2026 al 2030 y posiblemente más allá. Instituciones y académicos mexicanos hemos expresado nuestro interés por participar, pero, como sabemos, estamos sujetos a los vaivenes de la política, así que tendremos que esperar a ver cuál será la atmósfera política para vernos involucrados en ese nuevo detector. Ese es el futuro”.
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