Juan José Cadenas: El bosón de Higgs y Xabi Alonso - Jot Down Cultural Magazine

Juan José Cadenas: El bosón de Higgs y Xabi Alonso

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Escribo estas líneas desde Figueira da Foz, donde participo en una conferencia para reconstruir imágenes usando detectores de radiación, IWORID2012. Es un buen ejemplo de sinergia en ciencia. En NEXT, un experimento que busca demostrar que el neutrino es su propia antipartícula, usamos una tecnología de reconstrucción de imágenes similar a la que se usa para reconstruir órganos en PET (Positron Emission Tomography).

En el CERN, entre tanto, se estarán ultimando los preparativos para el seminario del miércoles, las conferencias de prensa y la Higgsteria (el término viene de Twitter y no tiene desperdicio) que presumiblemente seguirá. Hoy ya había Higgsleaks en todos los medios.

Se dan al menos dos circunstancias desafortunadas con el bosón de Higgs. La primera, el nombre, que no puede ser más feo. No es nada personal contra el venerable Peter Higgs, uno de los científicos que contribuyó a formular el concepto y posiblemente candidato a premio Nobel del año que viene. Pero no me nieguen que entre neutrino de Majorana y bosón de Higgs hay una diferencia. Y es que Ettore Majorana, además de ser un físico genial y un personaje trágico, tenía un nombre bonito.

El segundo tropezón del bosón, valga el ripio, es la desafortunada idea de llamarle “partícula de Dios”. La historia del despropósito es como sigue. Leo Lederman, premio Nobel de física por el descubrimiento del neutrino muónico (junto a Melvin Schwartz y Jack Steinberger) decidió, allá por los noventa, escribir un libro de divulgación (a todos los físicos nos da por ahí, antes o después) y se le ocurrió la idea de llamar al bosón de Higgs, “The Goddamn Particle” (término que podríamos traducir por “la puñetera partícula”). El nombre venía a cuento de lo escurridizo y difícil de detectar que era el bicho en cuestión.

Pero hete aquí que el editor del libro ve el título que el Nobel propone: The Goddamn Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question? (La puñetera partícula: si el Universo es la respuesta, cuál es la pregunta) y rápido de reflejos como son todos en la profesión convence al laureado para cambiar a: The God Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question? (La partícula de Dios: si el Universo…)

Con la iglesia, nunca mejor dicho, hemos topado. El título da a entender que hay una relación entre Dios, el Universo y el Higgs. El resto es historia y sobre todo histeria, o mejor Higgsteria. El bosón de Higgs, digámoslo ya, no tiene nada que ver con Dios. En cambio, tiene mucho que ver con una de las más venerables ideas en ciencia. El éter.

Ya hablamos del éter en este blog. Los físicos del XIX lo utilizaban para llenar el espacio, de tal manera que los campos electromagnéticos (la luz) pudieran propagarse en algo. El éter lumínico resultó ser innecesario, como también vimos, y la teoría de la relatividad dio buena cuenta de él. Pero otra de sus encarnaciones parece describir correctamente la realidad.

Figura 1.1. La Tierra tiene espín levógiro.

La Figura 1.1 muestra el sentido de rotación de la Tierra en torno a un eje que pasa (casi) por sus polos. La Tierra gira en el sentido contario a las agujas del reloj, o levógiro. Esta rotación (a la que podemos llamar espín) es una importante propiedad, responsable de que haya día y noche.

Figura 1.2. Los electrones y demás partículas elementales adquieren su masa cuando su espín “choca” contra el campo de Higgs.

Las partículas elementales tales como los neutrinos, electrones y quarks tienen una propiedad que los físicos denominamos espín y que puede relacionarse (al menos en sus matemáticas) con la de una esfera que rota en dirección levógira o dextrógira. De hecho, hasta hace pocos años el neutrino se consideraba una partícula sin masa. La propiedad que distingue un neutrino sin masa de un antineutrino (que tampoco tiene masa) es precisamente su espín. A diferencia del electrón, que tiene carga negativa (lo cual obliga a que el positrón, su antipartícula tenga carga positiva), el neutrino no tiene carga eléctrica, pero si no tiene masa “gira” en dirección contraria a las agujas del reloj (levógiro) mientras que el antineutrino lo hace en sentido contrario (dextrógiro).

En esta última década hemos demostrado que el neutrino tiene una masa muy pequeña. El valor preciso de su masa todavía no ha sido medido pero puede ser del orden unos diez millones de veces más pequeña que la del electrón. Esto quiere decir que el neutrino es “casi” levógiro y el antineutrino “casi” dextrógiro… pero no del todo. Por culpa de esta pequeña masa hay que permitir una pequeña componente dextrógira para el neutrino y levógira para el antineutrino.

O bien, podemos darle la vuelta a la tortilla e imaginar que el universo está lleno de un éter, el campo de Higgs, que se acopla (interacciona) con el espín de las partículas. Si la partícula es puramente levógira o puramente dextrógira, el campo no interacciona con ella. Si la partícula tiene una componente levógira y otra dextrógira, el campo se acopla a ella, esto es, la componente levógira choca con el campo y pasa a dextrógira que a su vez vuelve a chocar y pasa a levógira y así sucesivamente, tal como se ilustra en la Figura 1.2. Esta secuencia de choques dificulta la propagación de la partícula, le quita velocidad (los neutrinos sin masa, se mueven, como los fotones a la velocidad de la luz) y, por tanto, es equivalente a una masa. Cuanto más pequeña es la componente dextrógira (levógira) de la partícula (antipartícula), menos masa, el caso del neutrino y en menor medida del electrón. Si ambas componentes son del mismo orden, la masa es grande, el caso del quark top. Los fotones tienen un valor del espín diferente (no tienen dos estados, levógiros y dextrógiro) y, en consecuencia, no interaccionan con el Higgs y no ganan masa.

La masa del bosón de Higgs aparece cuando se forman “grumos” o condensados del campo de Higgs. Estos grumos podemos imaginarlos como perturbaciones locales del campo. En 1996, el físico inglés David Miller creo una tira de cómics que explica brillantemente el concepto. En la primera viñeta vemos una habitación llena de físicos. La habitación es el universo y los físicos el campo de Higgs. Pero con el permiso de Miller y para celebrar la Eurocopa, me permitirá el lector que me lo imagine más bien como una habitación llena de hinchas de la Roja.

En la segunda y tercera viñetas, una celebridad (Einstein para los físicos, Xabi Alonso para los aficionados por igual a la selección nacional y a Jot Down) entra en el cuarto. Einstein (Xabi) es una partícula, con una propiedad (su fama) equivalente al espín. Esa fama hace que los físicos (hinchas) se amontonen a su alrededor. Por tanto Einstein (Xabi) necesita mucho más tiempo para cruzar la habitación que un físico desconocido o un futbolista de segunda división. Es decir, los desconocidos no tienen la propiedad que les hace interaccionar con el campo de Higgs. Pero si el famoso se mueve despacio, teniendo que vencer una resistencia, la propiedad emergente es una especie de inercia, una fuerza que no le deja avanzar (a diferencia de lo que le ocurre al desconocido). En consecuencia, su propiedad la ha dado la masa.

La masa del bosón de Higgs se explica en las viñetas cuarta y quinta. Alguien lanza un rumor en la habitación (la alineación del equipo, un día antes del partido con Italia) y grupos de hinchas forman corrillos para hablar del tema. Este grupo no se desplaza igual de fácilmente que el aficionado en las berzas que no se entera de lo que se cuece y vaga por la habitación a sus anchas. Por lo tanto el corrillo ha formado un condensado, ha adquirido una masa. La masa del bosón de Higgs.

De acuerdo con el modelo estándar, un Higgs con masa entre 115 y 180 veces la masa del protón puede acomodarse sin necesidad de extender la tiránica teoría que lleva prediciendo el comportamiento de las partículas elementales desde hace cuatro décadas sin que nadie, excepto los neutrinos, le haya llevado la contraria. Así que podría ser que el descubrimiento del bosón de Higgs será el único y el último que el CERN anuncie. Esperemos que no sea así.

Por si no ha quedado claro: no hemos tenido que recurrir a Dios para explicar el Higgs. Nos basta con Xabi Alonso.

14 comentarios

  1. Pingback: El bosón de Higgs y Xabi Alonso

  2. Xabi cruza la habitación con más dificultad no por los hinchas sino porque va más “tostado” o “cocido” de lo normal. Son los hinchas los que, con mucho esfuerzo por ser uno de los grandes, lo ayudan a pasar.

  3. Eso sería una nueva teoría de la masa… ponle números y ánimo!

  4. ¿El hecho de que, debido a la cantidad de mujeres presentes en la sala que cruza Xabi Alonso y los fenómenos fisiológicos que sufren estas al tenerlo cerca, la fricción de Xabi contra el suelo se reduzca enormemente ya que puede limitarse a deslizarse no influye?

  5. jajajaja…noo, más que números sería ponerle un porcentaje elevado de alcohol. Fantástico artículo como siempre. Saludos

  6. Muchas gracias por arrojar un poco de luz a esta nueva partícula. Que esperemos que se confirme que es el bosón de Higgs. Me encanta la idea del primer comentario. Y si el campo de higgs no frena las partículas sino que las ayuda a avanzar! Un nuevo enfoque. Un saludo.

  7. Muchas gracias, como siempre. Lo he leído ‘después’ de la higgsteria. Me pregunto porqué las partículas son principalmente levógiras (y viceversa las antipartículas) o el sentido del espín es una mera convención. ¿tiene esto algo que ver con aquello del cobalto levógiro (o al revés) que flipaba a Theilard de Chardin?
    Saludos.

  8. Si, tiene todo que ver. Como contaba el gran Asimov, en uno de los artículos que me metieron en este negocio, hace una eternidad, “el electrón es zurdo”, “casi” levogiro. ¿Por qué? Porque sí, es una de esas propiedades, como la carga eléctrica, que la Naturaleza puso ahí, no sabemos por qué.

  9. Tengo una pregunta ¿qué es cada físico de la habitación, como individuo, si se considera a todos el campo de Higgs? Porque un grupito de físicos arremolinados crean la masa del bosón de Higgs pero… ¿si no se arremolinan?

    En realidad tengo un cacao monumental. Las partículas que interaccionan con el campo de Higgs tienen masa pero ¿qué es la masa? ¿El bosón de Higgs tiene masa, que son las perturbaciones del campo de Higgs? ¿Y la masa del resto de partículas qué es? ¿Qué relación hay entre el bosón y el resto de partículas? Porque veo la relación partículas – campoH pero no partículas – bosonH.

    El fotón no tiene masa. ¿Qué otras partículas son puramente dextrógiras y no tienen masa? ¿El resto de partículas sin masa viajarían a la velocidad de la luz?

    Si F = m x a … mejor lo dejo.

    ¿El campo de Higgs crea alguna fuerza?

  10. Imagínese usted ya cómo sería si existiera el “efecto cadenas”. Pensaríamos quizá en partículas subatómicas que se ven afectadas por raperos con exceso de ego, váyase usted a imaginar.

    Ahora bien, volviendo a la física. Algo de lo que usted ha escrito me ha recordado bastante a una idea que tuve el otro día, mientras pensaba en la forma en que el campo de Higgs afecta a las partículas. Si tenemos una gran cantidad de bosones de Higgs equidistantes en todo el universo de modo que las masas se ven afectadas, ¿eso quiere decir entonces que tenemos un éter físico para el cual las partículas se encontrarían en reposo? No me parece que el concepto y las explicaciones comunes que se dan últimamente casen bien con el principio relativista. Imagino que todo se deberá a un abuso del lenguaje a la hora de explicar en lenguaje divulgativo problemas mucho más complejos, ¿me equivoco?

  11. Gran artículo! No he entendido mucho del fondo del asunto dado mi escaso conocimiento de la física pero me ha parecido muy ilustrativo.

    Enhorabuena!

    http://saliendodesdeelbanquillo.blogspot.com.es

  12. menos mal que la ciencia es imparable!!!

    Un saludo!

  13. Pingback: JP - La traducción creativa y la madre que la parió.

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