¿Es de extrañar que Nature rechace el artículo de Enrico Fermi, cuando se diría que el brillante físico italiano se empeña en formalizar las matemáticas de una entelequia? Incluso el nombre, neutrino, tiene algo de chiste. En 1938, James Chadwick acaba de descubrir una partícula sin carga eléctrica, que tiene aproximadamente la misma masa que el protón y la ha llamado neutrón, así que Fermi tiene que contentarse con un diminutivo que, se diría, menosprecia a la infeliz criatura.

Pero no es solo el nombre. El neutrón no tiene carga eléctrica, pero siente la fuerza nuclear fuerte que le hace abrazar enérgicamente a sus parientes en el núcleo atómico. Neutrones y protones constituyen los ladrillos que forman la realidad y los físicos de la época ya intuyen que ambas partículas vienen a ser dos manifestaciones de la misma cosa. Hay más aún. Dentro de unos pocos años, estos neutrones recién descubiertos van a ser utilizados, por el mismísimo Fermi, para partir núcleos de uranio, abriendo la caja de Pandora de la fisión nuclear.

En cambio, ¿qué decir del neutrino? No tiene carga eléctrica, pero tampoco tiene, por lo que parece, una masa que pueda medirse y para colmo, no parece interesado en reaccionar con la materia que le rodea. Se emite en la desintegración beta, sí, y su supuesta presencia, permite explicar la distribución de energía de los electrones que escupen los núcleos radioactivos, pero a la vez escapa a toda medida, invisible, imposible de detectar. Es, a todos los efectos, un fantasma. Y los fantasmas, se sabe, no existen.

Un célebre astrofísico de la época, Sir Arthur Eddington, resume el punto de vista de muchos, quizás casi todos los científicos de finales de los años 30, en lo que se refiere a tan evanescentes criaturas:

Lo cierto es que no creo en los neutrinos. Incluso me atrevería a afirmar que los físicos experimentales no son lo suficientemente ingeniosos para detectar o producir neutrinos…

Eddington se equivoca, pero lo cierto es que, entre la noche de marzo de 1938 que nos ocupa (esa noche en la que Ettore Majorana mira al mar, acodado en la barandilla del paquebote que hace el trayecto entre Nápoles y Palermo) y la demostración de que el neutrino existe, en el mismo sentido que existen los electrones y los protones, han de pasar todavía 15 años. 15 años y una guerra.

Figura 1.1. Fred Reines y Clyde Cowan en el centro de control del experimento de Hanford(1953).

Dejemos un momento a Ettore, a solas con sus pensamientos y adelantémonos hasta 1953. La fotografía nos muestra a dos físicos trabajando en un diminuto zulo, rodeados de aparatos que recuerdan un poco la instrumentación de un submarino. La escena que captura la cámara en blanco y negro representa casi el Nirvana de la física. Clyde Cowan está ajustando uno de los aparatos, anda por los 35, aunque las pronunciadas entradas y el pelo, prematuramente cano, le hacen parecer algo mayor. Fred Reines toma notas en un cuaderno, aparenta ser más joven que su compañero, aunque de hecho tiene un año más que él. Ambos están concentrados en su trabajo, serenos, se diría que felices. Toda la angustia que invade el alma del joven Majorana, brilla por su ausencia en este instantánea que captura el momento mágico en el que el científico ejerce su ciencia.

Quizás esa paz de espíritu se deba a que estos hombres, a diferencia del italiano, han vivido una guerra, la gran guerra.

Clyde ha sido capitán en el ejército del aire, ha ganado una estrella de bronce y ha realizado sus estudios de física gracias a una beca del ejército. Con su tesis doctoral recién acabada, el destino le lleva al célebre laboratorio de Los Alamos, en Nuevo México, en 1949, el año en el que el proyecto Manhattan está a punto de culminar. Allí se encuentra a Fred, niño prodigio, estudiante favorito del genial Richard Feynman. Ambos trabajan en la bomba, el pecado original de la fisión nuclear descontrolada que, ya para siempre, pesará como una lacra en la humanidad.

Pero la guerra ha terminado así que físicos y zapateros vuelven a sus zapatos. Reines y Cowan quieren detectar neutrinos. Pero los neutrinos interaccionan tan poco que hacen falta cantidades astronómicas de ellos para cazar unos pocos. Lo primero que se les ocurre a Fred y Clyde es hacer el experimento cerca de una explosión nuclear. Es el signo de los tiempos. Estamos en la década de los 50, USA y la URRS explotan una bomba atómica, como aquel que dice todos los días, enseñando sus músculos de destrucción masiva al enemigo, en una confrontación barriobajera que no termina en desastre de puro milagro.

Afortunadamente nuestros héroes acaban por dar con una solución más sensata utilizando el reactor nuclear de Hanford, uno de los laboratorios involucrados en el proyecto Manhattan. A fin de cuentas, un reactor nuclear produce, a medio plazo, muchos más neutrinos que una explosión atómica, nada menos que unos 50 billones de antineutrinos por centímetro cuadrado (el tamaño de la uña del pulgar). Estos antineutrinos o neutrinos de antimateria aparecen como subproductos de las copiosas desintegraciones radioactivas que ocurren en el interior del reactor durante la reacción en serie que sostiene el proceso de fisión.

Cuando un antineutrino reacciona con un protón (cosa que ocurre muy raramente a pesar de la cantidad astronómica de neutrinos que el reactor produce) lo transforma en un neutrón, emitiendo un positrón (es decir una electrón de antimateria) en el proceso.

La idea de Reines y Cowen era sencilla y elegante. Cuando el positrón emitido en la reacción anterior se encuentra con un electrón ambos se aniquilan, produciéndose radiación de muy alta energía, o rayos gamma, un proceso que podemos apuntar así:

Donde ϒ (pronunciado “gamma”) denota un fotón de muy alta energía. De hecho, como es necesario equilibrar la energía y cantidad de movimiento de la reacción, los dos fotones emitidos en la reacción reculan el uno contra el otro. Así pues, basta con detectar la señal de estos dos fotones, para contar con una evidencia de que se ha dado la reacción.

Los materiales para construir el detector estaban a mano. Por un lado, un par de años atrás, se habían encontrado líquidos orgánicos transparentes y capaces de emitir una ligera chispa de luz cuando una partícula cargada o un fotón los atravesaban. Fred y Clyde, junto con el resto de su equipo, se hicieron con unas pocas toneladas de este líquido centelleante y con unos aparatos capaces de detectar pequeñas cantidades de luz, llamados fotomultiplicadores, o PMTs (de las siglas photomultiplier). Un PMT (figura 1.2) es algo así como una bombilla al revés, si consideramos que una bombilla emite luz cuando pasa por ella una corriente eléctrica. En cambio un fotomultiplicador convierte luz en una corriente eléctrica. Además es capaz de responder a cantidades mínimas (tan mínimas como un solo fotón) de luz, ya que la débil carga eléctrica que produce la chispa de luz se amplifica por factores de decenas de millones para producir una señal medible.

Figura 1.2. La figura muestra tres fotomultiplicadores (PMTs) del experimento NEXT, rodeados de blindaje de plomo y cobre en el laboratorio subterráneo de Canfranc.

Así pues, un gran barreño lleno de líquido centelleante y tapizado interiormente por fotomultiplicadores. El positrón se aniquila con el electrón, los fotones se emiten y producen luz en el líquido, la luz es registrada por dos PMTs situados uno enfrente del otro. Sencillo y bonito. Demasiado sencillo, de hecho.

El problema era que el ruido de fondo debido a la radioactividad natural (ya he escrito en este blog que la Tierra es un planeta muy radioactivo) es enorme. En otras palabras, la cantidad de señales espurias debidas a la emisión de electrones y fotones por los materiales de los que está construido el experimento (todos ellos ligeramente radioactivos, incluyendo a los propios físicos) y también el ruido ocasionado por los rayos cósmicos que nos bombardean, hacía esencialmente imposible, encontrar la aguja de los dos fotones producidos por la aniquilación electrón-positrón en el inmenso pajar de chispas aleatorias.

Afortunadamente, en la reacción también se emite un neutrón, el cual, al carecer de carga eléctrica, se pasea libremente por el líquido centelleante. De hecho, el neutrón se escaparía del detector, si no fuera porque R&C cayeron en la cuenta de que era posible capturarlo añadiendo una pequeña cantidad de sales de Cadmio, un elemento ávido de neutrones.

Figura 1.3. El principio de la doble señaal retardada. La primera señal se debe a la aniquilación del positrón y el electrón. La segunda a la captura del neutrón.

La figura 1.3 nos muestra la idea, conocida como “coincidencia retardada”. La señal que R&C buscaban era la combinación de una primer flash de luz (la aniquilación del electrón y el positrón), seguida, al cabo de unos pocos microsegundos (estos es unos cuantas millonésimas de segundo) de una segundo flash, diez veces más intenso (la captura del neutrón). El ruido de fondo puede simular una señal y también la otra, pero no ambas a la vez.

La figura 1.4 nos muestra un esquema del detector y las señales. De paso nos da una idea de cómo funcionan los físicos. Primero dar con la idea apropiada (la coincidencia retardada que hace posible suprimir el ruido de fondo). Después, encontrar la tecnología necesaria para el experimento, que a veces existe y a veces se inventa (en el caso de Fred y Clyde, tanto los PMTs como el líquido centelleante estaban en el mercado desde hacía unos pocos años). Luego, diseñar el experimento. A menudo el “diseño” original es un garabato en una servilleta, otras veces un dibujo algo más decente, como el de la figura 1.4. A partir de ahí se refina el concepto (figura 1.5) y finalmente se construye el aparato (figura1.6).

Figura 1.4. Un esquema del detector de Reines y Cowen.

Figura 1.5. Un diagrama del detector en el reactor de Savannah River.

Figura 1.6. El zulo de Reines y Cowen en el reactor de Savannah River.

Para ser un buen físico de neutrinos hace falta un par de características más. Cierta insensatez (para atreverse con experimentos muy difíciles) y mucha paciencia. El experimento de Hanford fue un fracaso a pesar de la coincidencia retardada, debido al escaso blindaje del detector, lo que hacía que el ruido de fondo literalmente anegara cualquier posible señal. Pero dos años más tarde, en 1955, en el reactor de Savannah River, con mejor blindaje y un aparato mejorado, Fred y Clyde encontraron en su osciloscopio las señales que demostraban, sin lugar a dudas, la existencia de la coincidencia retardada (figura 1.7). El neutrino había dejado de ser un fantasma.

Figura 1.7. Las señales de la aniquilación del positrón y el neutrón pueden observarse en sus respectivos osciloscopios, retrasadas, tal como se esperaba en unos pocos microsegundos. El neutrino ha sido detectado experimentalmente.

Fermi con sus estudiantes, ”gli ragazzi da Via Panisterna”. Oscar D’Agostino, Emilio Segrè, Edoardo Amaldi y Franco Rasetti.

El hombre que mira al mar no puede tener mas de treinta y pocos años. Es delgado y moreno, lleva el pelo, lacio y bastante largo, peinado a un lado. Posiblemente usa gomina, porque el levante que acaricia su rostro apenas consigue agitarlo. Las cejas son espesas y arqueadas, los labios gruesos y sensuales, un tanto femeninos. Es un rostro a la vez agraciado e inquietante, hay algo sin acabar en los rasgos de este joven. Contemplarlos recuerda un retrato magistralmente ejecutado, en el que el artista, por prisa o descuido, no ha completado los últimos retoques. La barbilla es débil, el cabello demasiado lustroso, la cejas demasiado pobladas. Pero sobre todo, lo que inquieta en él son los ojos, enormes, oscuros, inmensamente tristes.

El hombre mira al mar, apoyado en la barandilla del paquebote que recorre el trayecto entre Nápoles y Palermo. No sabemos lo que piensa, pero el ligero temblor que le sacude nos hace intuir que tiene frío. La noche de finales de marzo es bastante cálida en esta parte del mediterráneo, pero el relente del mar es todavía fresco, lo bastante como para que no haya nadie en cubierta excepto él.

¿Por qué no regresa a su camarote? ¿Está acaso mareado por el zarandeo del barco? No parece probable, el mar está tan pacífico esta noche de 1938 como si en el mundo no hubiera ocurrido jamás calamidad alguna, a pesar de que decenas de millones de personas van a perecer en el gran conflicto bélico que se avecina al mundo.

Pero el hombre que mira al mar no sabe nada del futuro. Es más, muy probablemente el futuro le tiene sin cuidado. Al menos eso es lo que parece deducirse de la carta que ha enviado, hace dos días —el 25 de marzo — a Antonio Carrelli, director del Instituto de Física de Nápoles, donde este joven, cuyo nombre es Ettore Majorana, es ya catedrático, uno de los más precoces de la historia de la ciencia italiana. En esa carta, nuestro héroe pide perdón por cualquier inconveniencia que su desaparición pueda causar, pide ser recordado por sus colegas, afirma haber tomado una decisión irrevocable.

¿Qué decisión puede ser esa? ¿Por qué se balancea sobre la barandilla de esa manera, como un hombre del que tira el vértigo?

No lo sabemos. Si examinamos su vida, nos encontramos con un niño prodigio, un fenómeno de las matemáticas, un físico preclaro que ha trabajado nada menos que con Enrico Fermi y sus colaboradores, los famosos ragazzi da Via Panisterna. Pues bien, el mismísimo Fermi ha afirmado lo siguiente refiréndose a este joven que mira al mar: ”hay físicos corrientes, que hacen lo que pueden, pero nunca llegan muy lejos. Otros buenos o muy buenos, que realizan importantes contribuciones a la ciencia. Y luego están los que son excepcionales, gente, como Majorana, de la talla de Newton y Galileo”.

¿Por qué uno de los físicos más sobresalientes del siglo tiene a este muchacho en tan alto pedestal? Un ejemplo nos permitirá hacernos a la idea. El matrimonio formado por Irene y Frederic Jolliot-Curie, hija y yerno de la mítica Madame Curie, acaban de descubrir un nuevo tipo de radiación penetrante, pero han sido incapaces de explicar de qué se trata. Majorana, en cambio no vacilar en afirmar: “Estos tontos franceses acaban de descubrir una nueva partícula y ni siquiera se han dado cuenta”.

Fermi sí se da cuenta de que su protegido ha tenido una idea genial y le insta a que la publique, pero Ettore no tiene ganas de tomarse la molestia de escribir un artículo para anunciar al mundo tal obviedad… unos meses más tarde lo hace James Chadwick, que de paso birla la palabra “neutrón” con la que Fermi había bautizado a la partícula neutra que se emite en la desintegración de los núcleos radioactivos. Chadwick recibirá el premio Nobel por su “descubrimiento” (la obviedad que el protagonista de esta historia no se molestó en publicar) y Fermi cambiará el nombre de su partícula neutral. icula neutral. De “neutral” a “pequeñaa neutral”, o neutrino.

Los neutrinos, por cierto, todavía no se han detectado experimentalmente en 1938. De hecho, habrá que esperar casi 20 años a que lo hagan los físicos norteamericanos Fred Reines y Clyde Cowan. Por ahora, el neutrino es poco más que una entelequia matemática, inventada por el gran físico Wolfang Pauli para justificar la aparente falta de balance energético en el proceso llamado desintegración beta.

Es este proceso, un núcleo radioactivo se desintegra a otro más ligero emitiendo un electrón La energía del electrón debe ser igual a la diferencia entre la masa del núcleo padre y el núcleo hijo, de acuerdo con la famosa ecuación de Einstein, E = mc2. Puesto que esa diferencia es siempre la misma en todas las desintegraciones de un mismo núcleo (una cantidad que llamaremos Q) los electrones emitidos deberían tener todos la misma energía… Pero los físicos observaban que no era, ni mucho menos el caso. Los electrones tenían, de hecho, un continuo de energías entre cero y como máximo, Q.

Izquierda: el electrón emitido debe tener siempre la energía correspondiente a la diferencia de masas en el núcleo padre y el hijo (Q = mc2). Derecha, en lugar de la energía esperada, el electrón se observa con un continuo de energía… ¿cuál es la explicación?

Arriba: Pauli propone la existencia de una nueva partícula, el neutrino, para explicar que el electrón no tenga siempre la misma energía. Abajo, la explicación es simple. El neutrino escapa sin ser detectado y se lleva la energía que le falta al electrón. Como la energía se reparte entre el electrón y el neutrino, el resultado es un continuo de energías observado para el electrón, cuya máxima es Q (correspondiente al caso en el que el neutrino no se lleva energía)

Para explicar este fenómeno, sin tener que renunciar a la ley de conservación de la energía, Pauli ha inventado una partícula neutral, que se emite, junto con el electrón en la desintegración beta. Su presencia resuelve el problema, puesto que ahora, la diferencia de masas entre el núcleo padre y el núcleo hijo tiene que repartirse entre dos partículas.El neutrino escapa sin ser detectado y la energía del electrón observado varía entre cero (cuando el neutrino se lleva toda la energía disponible) y Q (cuando el neutrino no se lleva ninguna). Puesto que la energía se puede repartir de forma continua entre el electrón y el invisible neutrino, cualquier valor entre cero y Q es posible.

Pauli ha resuelto el problema de la conservación de la energía, pero lo malo es que, para ello, no le ha quedado otro remedio que desnudar a un santo para vestir a otro, ya que nadie consigue creer en la existencia de una partícula que no se sabe de dónde sale, no interacciona con la materia y no parece tener otra función que la de comodín matemático. De ahí que Pauli divulgara su hipótesis muy discretamente, en una carta enviada, vía un ayudante suyo al congreso de Tübingen. La carta arrancaba con un saludo que se ha hecho célebre: “Queridas y radioactivas señoras y señores”. Por la época, la palabra “radioactividad”, lejos de estar apestada, sonaba sexy y moderna. Pauli anuncia su neutrino como un “remedio desesperado”, para salvar las leyes de la conservación de la energía.

Un par de años más tarde, Enrico Fermi envía a la revista Nature, una de las más prestigiosas del mundo, entonces y ahora, un artículo en el que da consistencia matemática a la hipótesis de Pauli, formulando cuantitativamente una teoría de la desintegración beta. Se trata de un trabajo monumental, que sin embargo es rechazado por Nature por ser “demasiado especulativo” y acaba siendo publicado por la revista del Nuovo Cimento.

La teoría de Fermi de la desintegración beta: un neutrón se desintegra en protón, mas electrón, mas neutrino. La teoría formulaba de manera matemática la interacción, en términos de una constante, que hoy llamamos constante de Fermi.

Y, precisamente, la idea más genial de Ettore Majorana, el hombre que se aferra a la barandilla del paquebote que navega entre Nápoles y Palermo, tiene que ver con esos neutrinos misteriosos, que en marzo de 1938, gozan ya de cierta respetabilidad matemática, aunque para muchos físicos no son, todavía, más reales que los unicornios.

(Continua)

Según el calendario Maya, el mundo se acababa en 2012 y según la película de Hollywood, la culpa la tenían los neutrinos. Todo un signo de nuestros tiempos, mezclar la superstición milenarista con la física de partículas.

Pero aunque es cierto que los neutrinos no han podido todavía con la vieja Gaia, según pretendían Mayas y guionistas de Hollywood, la verdad es que en 2012 sí ha llegado el fin del mundo, o casi, para la ciencia española, que ha visto su presupuesto reducido radicalmente. Los recortes han alcanzado el buque insignia de la investigación nacional, el CSIC, han reducido drásticamente el número de becas y contratos de investigación para jóvenes, y han resultado en una dotación insuficiente a los proyectos de investigación. Cierto, la tierra todavía no se ha abierto bajo nuestros pies, pero para muchos jóvenes que están preparando maletas para largarse fuera y para muchos investigadores que se encuentran sin presupuesto para trabajar, el panorama no podía ser más desolador.

Y sin embargo, 2012 ha sido año de grandes descubrimientos, no ajenos, en muchos casos, a la contribución española.

Es inevitable empezar el catálogo por el descubrimiento del bosón de Higgs, realizado en el CERN por los experimentos ATLAS y CMS operando en el gran colisionador de hadrones, el LHC. La detección de esta partícula demuestra el sofisticado entendimiento que la física actual tiene de las leyes básica del Universo. Remito a los interesados en más detalles, a mi blog, Faster tan light, donde el lector puede maravillarse con las similitudes existentes entre el campo de Higgs y Xabi Alonso.

Los experimentos que han descubierto el Higgs son auténticas catedrales del conocimiento. Se trata de aparatos sofisticadísimos, del tamaño de un edificio de cinco pisos, cuya operación exige tecnología ultra avanzada en multitud de áreas, que abarcan desde la criogenia hasta la informática, desde la microelectrónica a la ingeniería civil. Las aplicaciones indirectas, “spin-off” de esas tecnologías son numerosas y afectan a campos tan diversos como la medicina, o —un ejemplo archiconocido—, el desarrollo de Internet (la WWW fue inventada en el CERN).

Muy importante también y no menos fundamental es la medida del tercer ángulo de mezcla entre las familias de neutrinos. Este descubrimiento se perseguía por varios experimentos en diferentes partes del mundo y de él también he hablado en Faster than light.

¿Y para qué sirve el bosón de Higgs o las oscilaciones de neutrinos? Sinceramente, para nada, que sepamos hoy en día. El Higgs no vale como nueva fuente de energía, ni se pueden hacer bombas con él ni tampoco es de esperar que contribuya de manera directa a curar el cáncer. En cuanto a los neutrinos, quizás algún día los utilicemos para desactivar bombas nucleares o para comunicarnos con la galaxia, pero ese día está aún lejano.

En el otro extremo del espectro en cuanto a aplicaciones prácticas, podríamos citar la obtención de óvulos humanos a partir de células madre. Las posibilidades de este desarrollo, en lo que se refiere a la reproducción asistida son inmensas y moralmente complejísimas. Nuestra ciencia está a punto de hacer posible que se pueda ser madre después de la menopausia. Pero, ¿de verdad queremos eso? ¿Tiene lógica insistir en alumbrar un bebé a los cincuenta, en un mundo hiperpoblado donde millones de niños pasan hambre?

Otros avance que sin duda mejorará nuestras vidas y las de nuestros descendientes es el proyecto ENCODE para producir una Enciclopedia del ADN humano. ENCODE hará posibles avances insospechados en terapia genética, incluyendo la posibilidad de dar con piedras filosofales en la lucha contra el cáncer o el Alzheimer.

La investigación en genómica, sobre todo en la línea que lleva a posibles aplicaciones terapéuticas, es uno de esos ejemplos de “ciencia que sí sirve para algo”. Aunque quizá cabría preguntarse, también, a quién le sirve. La I+D+i para mitigar o combatir las enfermedades neurodegenerativas o el cáncer es una gran prioridad de las sociedades ricas donde llegar a viejo se da por descontado. Por otra parte, con una fracción mínima de lo que se gasta en esa partida, podrían mejorarse las condiciones de vida de millones de personas, muchas de ellas niños, que mueren en África cada año por enfermedades comunes, por no nombrar la terrible plaga del SIDA, que en Europa ya se trata como una enfermedad crónica pero todavía sigue devastando el continente más desamparado del planeta.

El año 2012 también ha sido el año del descenso del Curiosity a Marte, un enorme triunfo de la tecnología espacial y la robótica, que viene a ser a la ciencia del espacio lo que el descubrimiento del Higgs a la física de partículas, esto es, un éxito rotundo y una puerta a lo desconocido.

Pero, ¿para qué sirve el viaje del Curiosity? A fin de cuentas, Marte está muy lejos y, por todo lo que sabemos, no es más que un pedrusco desolado. ¿Hacían falta, para tal viaje, esas carísimas alforjas?

Podría divagar largamente para responder a esa pregunta, pero prefiero dar una respuesta mucho más concreta. Dentro de cien años estaremos colonizando el planeta rojo. En menos de quinientos, habremos ampliado nuestras ambiciones al sistema solar. En uno o dos milenios nuestras naves estarán marchándose camino de los planetas habitables que el telescopio Kepler está encontrando. Van ya siete, según mis cuentas, alguno de ellos descubiertos este mismo año. No me cabe duda de que en las próximas décadas concluiremos que la galaxia está de bote en bote de nuevos hogares “cercanos”, esto es, a no más de un siglo de viaje en las arcas de Noé espaciales que estaremos construyendo antes de que termine el milenio.

¿Sirve para algo el Curiosity? Mi respuesta es que se trata del primer paso para embarcarnos en la próxima gran aventura de la humanidad. El homo sapiens lleva unas decenas de milenios suelto en el planeta Tierra y no está demasiado claro todavía si somos el clímax de la evolución o un molesto parásito que Gaia tendrá que sacudirse cualquier día de estos. Dentro de diez o veinte siglos más, o seremos una civilización galáctica, o no seremos. El planeta se nos queda pequeño y la única salida para nuestra especie, si la hay, está en las estrellas.

Una reflexión final. El descubrimiento del Higgs o de las oscilaciones de neutrinos está mucho más conectado con el descenso de Curiosity, la secuenciación del ADN humano y el desarrollo de ordenadores cuánticos y brazos biónicos controlados por impulsos cerebrales (otro de los bellos descubrimientos de este año) de lo que parece a primera vista.

¿Por qué? Porque ninguno de esos avances se produce de forma independiente, sino como resultado de la existencia de una cultura científico-técnica, una sociedad del conocimiento, que juega el papel de la lluvia de otoño en el bosque haciendo posible que proliferen todo tipo de setas. Y sí, algunas de ellas podrían ser venenosas, al menos si no se las cocina bien. Weimberg, uno de los padres de la energía nuclear dijo una vez: “me gustaría que la energía nuclear no se hubiera descubierto nunca”. Pero la hemos descubierto y ahora tenemos que vivir con ella.

Por la misma razón que no se puede pretender que en el bosque crezcan solo champiñones, no es posible desarrollar una ciencia selectiva que encarrile sus avances a la lucha contra el cáncer o la producción de mejores fertilizantes, patatas transgénicas o energía limpia, y deje de lado la física de partículas o el viaje espacial. Una sociedad que intente encorsetar a sus investigadores en I+D+i puramente aplicadas se dispara en los pies por dos razones.

La primera es que a los mejores científicos no se les puede imponer qué investigar. Si no se les financia, se van a otro lado a seguir con lo suyo, lo que les interesa, lo que les apasiona. En cambio, no faltarán mediocres y charlatanes que cojan el dinero y prometan bálsamos de Fierabrás y crecepelo mágico. Insistir en financiar “solo la investigación productiva”, como se ha oído declarar a alguno de nuestros próceres, es, lisa y llanamente, un disparate.

La segunda es que, a menudo, los descubrimientos más prodigiosos y “útiles” se producen cuando los científicos “básicos” (esto es, los que hacen cosas “inútiles”) están jugando en sus laboratorios. Es muy célebre la frase de Faraday, cuando cierto ministro le pregunta para que servirá la electricidad (algo que, en la época, sonaba tan raro como el bosón de Higgs). Faraday contesta: “no sé decirle qué aplicaciones tendrá mi descubrimiento, pero le aseguro que se cobrarán impuestos por ellas”. Otro ejemplo no menos notable. Röntgen, el descubridor de los rayos X, uno de los hallazgos de la física de partículas que más vidas ha salvado (entre otros miles de aplicaciones prácticas, en particular, este año, la disección de la estructura interna del virus de la enfermedad del sueño) no tenía ni idea de lo que iba a descubrir. Estaba en su laboratorio jugando con unos tubos de rayos catódicos cuando, por decirlo así, los rayos X lo descubrieron a él.

Este año de 2012 ha visto grandes avances en ciencia básica y aplicada, grandes descubrimientos que no sirven para nada (pero quizá cambien nuestras vidas y puede que salven nuestra especie) y otros que, como se decía de los hijos, vienen ya con su pan bajo el brazo. Ha sido un buen año para la ciencia y un mal año para la ciencia en España. Ojalá el daño que ya se ha hecho sea reversible, ojalá no se siga por esa senda suicida que siempre ha sido tan nuestra. “Que inventen otros”. ¿Y qué haremos nosotros entre tanto? ¿Servirles copas? No lo quieran los mayas.

(English version)

Hace ya algún tiempo, en mi época de post-doc en California, durante uno de mis largos viajes por Estados Unidos (era mis años de not-so-easy ryder, a lomos de varias motocicletas japonesas) conocí a un vendedor ambulante al que llamaré Jerónimo. Era un indio navajo, andaría por los 50 (un anciano, para mí, que por la época aún no había cumplido los 30) y tenía un bochinche en la parte trasera de su roulotte en el que exponía cacharrería y souvenirs. Cuencos, platos, pipas de la paz y alfombras (sospecho que alguna de ellas Made-in-China) además de los también habituales cuadros naive que representaban al feliz piel roja, integrado, ecologista y en contacto directo con el Gran Manitú, antes de la llegada de los rostros pálidos.

Jerónimo y yo hicimos buenas migas, entre otras cosas porque, al igual que él, disponía por aquella época del preciado tesoro del Tiempo Libre. Durante un par de días anduve haraganeando por el desierto pintado, imaginándome estar a ratos en el Far West y a ratos en Marte, y por las noches me acercaba a la camioneta de mi amigo para compartir con él una cena indígena (pizza, naturalmente) y unas Buds (cerveza mala donde las haya, pero a los veintiocho años se tienen pocos remilgos) amén de unas hierbas medicinales sobre cuya naturaleza correré un tupido velo y cuyo consumo negaré con política convicción, si sobre ellas se me interroga.

Una de aquellas noches, Jerónimo me mostró un cuadro que tenía en su roulotte y que no estaba a la venta. Se llamaba Paisaje con apaches, y no lo he olvidado nunca.

El lienzo: una línea curva describiendo el horizonte. Un pedrusco minúsculo y un cactus no mucho más grande. Nada más.

Naturalmente, la gracia de la composición era lo que no mostraba. Los apaches invisibles, cuya presencia se inducía, imposiblemente agazapados bajo el ridículo canto rodado, maravillosamente disimulados por el flaco arbusto.

El cuadro exaltaba esa calidad de los apaches que pude apreciar a lo largo de las veladas con Jerónimo. Su sigilo, su silencio, su capacidad de desaparecer en el paisaje, de fundirse con él, de ser uno con la Tierra. Todo lo contrario del hombre blanco, todo lo contrario de mi Kawasaki Red-Ninja, Arrest-Me, y mi manera de entonces y de ahora, de hablar a voces (diré en mi descargo que siempre he estado un poco sordo) y mover los brazos como un molino de viento para acompañar mis argumentos, mientras Jerónimo tiraba de la pipa (perfectamente consciente de su cliché) y me toleraba, paciente y ecuménico.

Hoy quiero recordar a Jerónimo y aquellos días de agosto de 1988, remedando su cuadro con otro, que no se le parece en nada, o quizá en todo.

Paisaje con neutrinos

Ahí lo tenéis. La foto muestra un edificio, cuadrado, metálico, vagamente futurista. Tiene algo de hangar, algo de fábrica, algo de container, algo de nave espacial, algo de pecio varado en el océano helado que le rodea. Si os fijáis bien veréis un color anaranjado, en una de las ventanas inferiores, que sugiera una luz, calor, una chispa de vida en su interior.

El océano que rodea al edificio no es otro que la meseta Antártica. Estamos exactamente en el Polo Sur geográfico, el lugar mítico al que llegaron por primera vez Admundsen y Scott, aunque el segundo no vivió para contarlo. Estamos muy cerca, a menos de un kilómetro, de la base científica cuyo nombre evoca a ambos exploradores. No hay nada en al menos mil kilómetros a la redonda, excepto tundra nevada.

Si nos fijamos en la posición del sol, veremos que está atardeciendo. Lleva un mes atardeciendo, claro está. En el Polo Sur, solo hay un día, que dura seis meses, y una noche, que dura otros seis. La posición del sol nos dice que debemos andar cerca del fin del verano, que pronto caerá la noche y pasaremos de los cálidos treinta y tantos bajo cero de la canícula estival a cincuenta bajo cero o menos. En la Antártida puede hacer y hace, a menudo, más frío que en Marte. La noche está al caer. Cuando llegue, la estación Admundsen-Scott se quedará aislada, sin vuelos que la conecten con el exterior durante medio año. A Jerónimo le gustaría este sitio. Pocos turistas, mucho tiempo libre. Mucho silencio.

Este es el paisaje. Pero, ¿dónde están los neutrinos?

Los neutrinos llueven encima del Polo Sur, como llueven encima de toda la Tierra. Se producen a trillones en el Sol (alrededor de cien mil millones de ellos atraviesan la uña de nuestro pulgar cada segundo), se producen en la atmósfera, cuando los rayos cósmicos de alta energía que vienen del espacio exterior se estrellan, para nuestra fortuna, contra el escudo de aire que nos protege y nos alimenta, viene de aún más lejos, de las supernovas que al estallar destruyen su sistema solar y todo lo que les cae en muchos parsecs a la redonda, esos fuegos artificiales del cosmos, con los que Dios entretiene su hastío.

Vienen de mucho más lejos incluso, mensajeros de los fenómenos más violentos de la galaxia. Esos neutrinos de energía increíbles narran épicas tan fabulosas que nuestro limitado entendimiento no llega a asimilarlas. Esta última semana, la tragedia de la escuela de Connecticut ha poblado mis pesadillas. ¿Cómo son las pesadillas de la divinidad cuando imagina el agujero negro que poco a poco devora nuestra galaxia?

Ocupando un kilómetro cúbico, bajo el hielo de la Antártida

Ahí están esos neutrinos, invisibles como los apaches de mi amigo Jerónimo, lloviendo sobre la Antártida. Y en el segundo gráfico podéis ver el detector IceCube, el inmenso ojo de un Cíclope niño, enterrado a un kilómetro de profundidad bajo el hielo. 86 cables, si la memoria no me falla, cada uno de un kilómetro de largo, cubriendo un kilómetro cúbico con inmensos ojos electrónicos, que miran pero no ven. A un kilómetro de profundidad, bajo el frío hielo polar, no hay otra cosa que oscuridad y silencio.

Pero de vez en cuando un neutrino procedente de la atmósfera y a veces de la galaxia, se estrella contra las duras moléculas de lo real. Cuando esto ocurre, salta una chispa de luz y los ojos del gigante se animan por un instante. Una señal recorre los nervios de fibras ópticas y robustos cables, un ordenador traduce el pulso a kilobytes que más tarde se transmiten vía satélite hasta que, en algún sitio, un físico examina el cuadro y se asombra.

IceCube acaba de detectar dos sucesos increíbles, dos bombas de luz cuya extensión es tan grande como todo el centro de Madrid, desde Cibeles hasta Atocha, mensajeros, ¿de qué? De algo terrible, sin duda. Terrible, pero, afortunadamente, muy, muy lejano.

Y así, el físico se conmueve, contemplando su paisaje con neutrinos y ruega para que Dios siga mirando a otra parte, lejos de su verde planeta sobrecalentado, lejos de su querida familia a la que no dedica bastante tiempo, lejos de su amado país, destrozado por una raza vil de hombres tenaces, con carnets en los bolsillos que deletrean siglas en las que ya nadie cree. Lejos, lejos, reza el físico, consciente de que no se puede esperar otra cosa de la divinidad que la indiferencia o la aniquilación.

Yes, the newspapers were right: snow was general all over Ireland. It was falling softly upon the Bog of Allen and, further westwards, softly falling into the dark mutinous Shannon waves. It was falling too upon every part of the lonely churchyard where Michael Furey lay buried. It lay thickly drif ted on the crooked crosses and headstones, on the spears of the little gate, on the barren thorns. His soul swooned slowly as he heard the snow falling faintly through the universe and faintly falling, like the descent of the their last end, upon all the living and the dead.

También los neutrinos atraviesan suavemente el universo, también llueven, indiferentes, sobre todos nosotros, los vivos y los muertos.

(Spanish version)

Some time ago, being a post-doc in California, I used to take long trips across the USA in my red-arrest-me, not-so­easy-rider Kawasaki Ninja. I went south to Baja and east to the Rockies, north to Washington and all the way up to Montana and then to Utah. I saw a lot of scenery. And I met a lot of people.

One of them was a Navajo indian that I will call Geronimo. He was an old man (probably as old as fifty, a Methuselah for the kid of twenty eight I was then). Geronimo was thin and muscular, dry as the painted desert. He had black, humorous eyes and a degree in Anthropology. During the summer, he earned a living selling pottery and souvenirs.

We sympathized. I spent almost a week in the reservation, hiking during the day and hanging around with him on eve­nings. We shared reservation typical food (pizza), reservation typical drink (Budweiser) and some medicine herbs that I will not describe here. One of those nights, Geronimo showed me a little portrait that he kept in his caravane, not for sell.

It was called, “Landscape with Apaches”. The art was nai­ve. Simple, clear curves and bright colours. A line describing the horizon. A small rock. A small cactus. Nothing else.

Obviously, what gave sense to the picture were the invisi­ble Apaches. One had to imagine them, impossibly crouched behind the ridiculous little stone, marvelously hidden by the meagre bush. The portrait payed homage to what the Apaches once were, and Geronimo still was, in his own way. The silent people, who could all but vanish in the landscape, who could be the landscape.

Today, the memory of Geronimo and those Apaches comes to my mind, fresh as the morning breeze of those remote sum­mer days of 1988. Here is another portrait, very different from the one he showed me, and at the same time, very much the same.

There it is. The photograph shows a building, stocky, me­tallic, vaguely futuristic. It has a bit of a hangar in it, a bit of a factory. It’s a space ship and also a wreck, marooned in the ocean of ice which surrounds it. Looking carefully, it is possi­ble to distinguish a brush of orange light in one of the lower windows, betraying a spark of life inside it.

The ocean that surrounds the building is the Antarctic plain. We are exactly in the Geographic South Pole, the mythic pla­ce discovered by Roald Amundsen and Robert Scott. We are very near the scientific base that carries their names. We are at the very end of the world. Nothing but frozen silence for thousands of miles around us.

The shiny globe in the azure sky is not the sun. Is the moon. It is dark and cold in the South Pole, almost as cold as in Mars. It has been dark for five months and it will still be dark for a few more weeks before dawn breaks a day that will not end in another half a year. During this endless night there are no flights connecting the Amundsen-Scott station with the rest of the world. Even internet connection is limited to a few hours a days, when the satellite passes over the base. There aren’t many folks in the station, either. Just the winter-overs, this strange species, half-monk, half-scientist, mad enough to be willing to spend six months in the coldest night of the Earth, sane enough to live up to the challenge. Geronimo would have been good at this job. The South Pole night has all what he valued. Silence. Time. Beauty. No tourists.

This is the landscape. But where are the neutrinos?

Filling one cubic kilometre beneath the ice of Antartica.

The neutrinos are raining over the South Pole, as they are raining over all Earth. They are produced by trillions in the sun — about hundred billions of them will cross the nail of our thumb every second — but also in the upper shells of the atmosphere, when cosmic rays of great energy hit, luckily, the thick shield of gases that protects and nurtures us. They are also produced by supernovae, those stars who end their lives with an explosion so stupendous as to make them shine as much as the rest of their own galaxy, those fireworks of the Universe that entertain God’s in.nite weariness.

They come from even farther away, messengers of the most violent phenomenon of the galaxy. Those neutrinos of incre­dibly high energies tell epics too fabulous for our limited know­ledge to grasp.

Neutrinos, invisible like the Apaches of my friend Geroni­mo, rain over and through Antarctica. Below the ice, also in­visible to the naked eye, hides the IceCube detector. Imagine an array of eighty six cables, each one kilometre long, buried one and a half kilometres deep in the ice, covering a surface of one kilometre squared. Imagine a big, frozen spider. Her body is a cubic kilometre of ice, her nerves are made of steel, her eyes are large optical modules, 60 per cable. Those eyes can see neutrinos.

It works likes this. One kilometre and a half under the sur­face of Antarctica, darkness is absolute. The eyes of the giant are open but see nothing. Every now and then, an energe­tic neutrino crashes against the ice, some times even against the rock sitting two and a half kilometres under the science station. The neutrinos disappear in the collision, replaced by charged particles. Those charged particles move very fast, fas­ter, indeed, than the speed of light in the ice, leaving a trail of blue light in their path. The optical modules can register such light and, using its intensity and timing, deduce the energy and approximate direction of the upcoming neutrino.

Most of the neutrinos that IceCube sees are well behaved citizens. Physicists have been dealing with them for many years, and know that their origin is the collisions of cosmic rays, those high energy particles that wonder the galaxy, most of them protons, survivors of long-forgotten catastrophes. When those derelicts hit the atmosphere, a shower of nuclear frag­ments is produced. Among the debris, there are particles ca­lled pions, which decay to muons (a heavy brother of the elec­trons) and neutrinos. In turn, the muons will also decay to electrons and more neutrinos. IceCube sees thousands of them each day. Their study was, once, the hottest stuff in the trade. This days, they are mostly background, the unwanted static that may mask the precious signal.

But IceCube has also registered two incredible events, two bombs whose light signature is as large as the centre of Man­hattan. They have too much energy to be atmospheric neutri­nos, not quite enough to be the messengers of some of the epic events the physicists expect to detect.

What are they, then? What is producing them? What kind of cosmic accelerator is responsible for their fabulous ener­gies? We do not know, but whatever be their origin, we hope it to be far, far away from us.

And thus, the physicist watches her landscape with neutri­nos and prays so that God keeps looking elsewhere, far from her green and overheated planet, far from her dear and unat­tended family, far from her beloved, frozen continent, the last place on Earth, where science, rather than money, rules.

She makes an entry in her diary. It has a strange flavour, an aura of deja vu. She has perhaps read something, very similar, somewhere else, but the words seem to resonate, newer than ever, as she writes.

“Yes, it was right: neutrinos were falling all over Antarctica. They were falling softly upon the great central plane and, farther westwards, softly falling into the white wastes of Vostok lake. They were fa­lling too upon every part of the grave where IceCu­be lay buried. They crossed the steel cables and the optical modules, in their way to nowhere. His soul swooned slowly as he imagined neutrinos falling faintly through the universe and faintly falling, li­ke the descent of the their last end, upon all the living and the dead”.

Figuras grabadas en la placa de la sonda espacial Pioneer 10 informando a una posible civilización extraterrestre sobre la presencia de vida humana en la Tierra

Decíamos en el último post que la probabilidad de encontrar otras civilizaciones tecnológicas con las que poder comunicarnos, depende directamente de la longevidad de las civilizaciones. Nuestro cálculo (muy aproximado) arrojaba que:

Donde C es un número que puede valer alrededor del uno por mil (0.001). Imaginemos ahora qué condiciones tienen que darse para que no hayamos encontrado señales todavía. Dada la extensión del programa SETI creo que no es descabellado afirmar que si N fuera del orden de mil, habríamos detectado señales, pero si es del orden de 100 podrían habérsenos pasado por alto (no hemos barrido aún suficientes frecuencias). Pero si N vale 100 y C vale 0.001, entonces la longevidad de las civilizaciones es de cien mil años:

Y aquí viene la paradoja. Si en la galaxia hay del orden de cien civilizaciones tecnológicas, cada una de las cuales tiene cien mil años de edad (la distancia que nos separa del hombre de Cromañón), da igual que nosotros no les hayamos encontrado todavía. Deberían habernos encontrado ellos a nosotros.

Para comprender la lógica del argumento, imagine el lector, nuestra propia civilización tecnológica, que en la actualidad no tienen más de 100 años. Sin duda alguna, en los próximos siglos, tendremos que resolver algunos problemillas si queremos llegar, digamos hasta los 1000 años de longevidad tecnológica. Entre ellos: control del armamento nuclear, fuentes de energía y desarrollo (agrícola, urbano) sostenible, lo que a su vez probablemente implique control de la población, aumento de la longevidad, automatización del trabajo y (soñar es gratis) democracias igualitarias. No digo que todas esas utopías estén a nuestro alcance. Pero si no somos capaces de aproximarnos a ellas, dudo que nuestra civilización sobreviva.

Pero imaginemos que se da el milagro y allá por el año 3000 hemos superado la fase en la que devastamos el planeta y metido en cintura a generales, políticos y banqueros. Hemos evolucionado hacia sociedades justas, donde el trabajo está a cargo de robots y los ciudadanos se dedican de lleno a la ciencia, las artes, los servicios sociales y la mejora del ser humano. Los trabajos típicos en el año 3000 son: físico, pianista, eco-ingeniero, psicólogo del bienestar, creador de arte 3D… Y por supuesto, explorador. Por muy bien que nos vaya, es inevitable que el planeta se nos quede pequeño y es inevitable que, en cuanto dispongamos de la tecnología para ello, intentemos colonizar el sistema solar. Para el año 3000 los motores de fusión serán pan comido (de hecho, mucho antes) y estaremos explorando Marte, Mercurio, Júpiter y sus lunas…

Flash-forward al año 13000. Acabo de saltarme diez milenios de un tirón. Y otra vez, hay que asumir que nos ha ido bien, porque en otro caso suspendemos el examen de civilización longeva. Hemos tenido diez milenios (el tiempo que nos separa de la última glaciación, bastante antes de la invención de la agricultura o de la escritura) para explorar el sistema solar de arriba abajo, aprender a usar todos los recursos energéticos disponibles (en los planetas exteriores hay cantidades… planetarias… de hidrógeno para nuestros motores de fusión) y perfeccionar nuestras naves. Allá por el año 13000 sin duda estaremos enviando una flota a explorar la galaxia. Puede que en esa flota vayan humanos (los humanos de entonces, posiblemente muy mejorados biónica y genéticamente), puede que vayan robots inteligentes, o puede que vayan híbridos, cyborg mitad humanos y mitad máquinas adaptados al viaje espacial. Diez milenios de tecnología dan mucho de sí.

¿Dónde estaremos allá por el año 113000? No creo que sea descabellado asumir que llegaremos a viajar a fracciones importantes de la velocidad de la luz, quizá el 20 por ciento. Así que en cien mil años habremos llegado a unos veinte mil años de aquí, esto es, hasta el centro de la galaxia. Por supuesto, en el camino iremos colonizando los planetas que encontremos, estableciendo puestos avanzados, expandiéndonos en una red comunicada (aunque sea en diferido), tal como contaba en uno de los posts anteriores de esta serie.

Imaginemos ahora que esta historia se repite, no solo con nuestra civilización, sino con otras cien. Mientras que nosotros avanzamos desde el barrio periférico del Sol hasta el centro de la Vía Láctea, los killingon cubren la esquina opuesta y los vulcanos se mueven por el centro. En cien mil años nos da tiempo de sobra de encontrarnos todos y, dado que somos civilizaciones avanzadas y hemos superado la guerra, obviamente nos pondremos de acuerdo para formar la Fundación Galáctica con la que soñaba Asimov.

Imaginemos ahora, que en el año 113000 de nuestra civilización tecnológica (año 30000 de la Fundación) viven en un planeta de la estrella Vega unos tipos que acaban de inventar la electricidad, la energía nuclear y las hipotecas subprime (una civilización muy, muy atrasada, que lleva solo 100 años de tecnología y aún no se aclara). Nuestros veganos ponen en marcha un programa SETI… ¿Qué encontrarán?

¡Encontrarán una galaxia llena de gente! Terráqueos, Killingon, Vulcanos… Todas esas civilizaciones ancianas, tecnológicas y benéficas que acabamos de describir. De hecho, mucho antes de que los Veganos arranque su programa SETI, habremos pasado por allí en la expansión terráquea. Si por una casualidad se nos ha pasado por alto, apenas enchufen sus antenas podrán asistir en directo a la liga de Champions en su versión galáctica.

Y esta es la paradoja de Fermi. La ecuación de Drake indica que la única solución que permite una galaxia plural, en las que las civilizaciones coexisten, requiere que estas sean muy longevas. Si son muy longevas, presumiblemente son muy avanzadas (sostenibilidad), pacíficas (en otro caso tienden a destruirse pronto) y exploradoras (para no aburrirse). Pero si eso as así han colonizado la Vía Láctea y deberíamos haberlas  escuchado, deberían habernos visitado ya.

Y no escuchamos a nadie y nadie, que se sepa, nos ha visitado. Por tanto, o no hay civilizaciones tecnológicas longevas en la galaxia y, efectivamente, estamos solos (o solos en la práctica, demasiado separados en el tiempo y la distancia de otros náufragos de la Vía Láctea) o existe una conspiración (un club galáctico avanzado que nos observa pero aún no nos ha concedido el carnet de socios, lo que de paso exige que ET no se comunique en la banda electromagnética), o bien nadie abre la boca en la galaxia por la cuenta que le trae. Aquellos pardillos que delatan su presencia son aniquilados por…

¿Por quién? ¿No hemos quedado en que las civilizaciones avanzadas deberían ser pacíficas? Bueno, no necesariamente. Quizá existan otras soluciones evolutivas, como la formación de enjambres mecánicos (robots carentes de empatía con nuestras formas biológicas, dotados de inteligencia y organización social distribuida, tipo insecto social) que atacan y destruyen cualquier posible competición en la galaxia. Quizá la Vía Láctea es como una selva primigenia y nosotros unos pardillos llamando la atención de todos los depredadores de la zona…

Antes que nada, tengo que pedir disculpas a los seguidores de este blog por lo poco que avanza últimamente. Este verano (y me temo que este otoño) no consigo dilatar relativísticamente mi tiempo tanto como me gustaría.

Pero volvamos a la ecuación de Drake. En la última entrega estimamos un número para el producto de los tres primeros factores:

N_s x f_p x f_e= 2 x 10¹¹ x 0.5 x 0.3 = 3 x 10¹⁰

Así pues el número de Civilizaciones Avanzadas que se Comunican (CAC) en la galaxia viene a ser:

N = 3 x 10¹⁰ x f_l x f_i x f_c x L/T_g

Donde:

f_l = La fracción de esos planetas donde se desarrolla vida.
f_i = La fracción de esos planetas donde se desarrolla la inteligencia.
f_c = La fracción de esos planetas capaces de comunicarse mediante señales de radio.
L = El tiempo durante el cual la civilización emite señales al espacio.
T_g = La edad de la galaxia.

Por otra parte, la edad de la Vía Láctea es de unos diez mil millones de años, T_g = 10¹⁰. Esto nos permite escribir una fórmula muy sencilla:

N = 3 x f_l x f_i x f_c x L

Desafortunadamente, es complicado estimar valores para los términos que nos quedan, ya que carecemos de datos empíricos para ello. No hemos observado vida (ni mucho menos inteligencia o tecnología) en ningún otro planeta fuera de la Tierra. En ausencia de esas observaciones, tenemos que contentarnos con modelos y especulaciones, más o menos plausibles.

Figura 1.1. El experimento de Urey-Miller.

¿Cuál es la probabilidad de que se desarrolle vida en un planeta que está en la zona idónea de su estrella para que eso ocurra? La existencia en la Tierra de extremófilos, bacterias y otros animales menos simples que sobreviven (e incluso prosperan) en condiciones extremas de frío, calor, acidez o falta de luz, sugiere que la vida es extremadamente versátil, capaz de aprovechar cualquier ocasión para desarrollarse y florecer.

Por otra parte, el famoso experimento de Urey y Miller —y decenas de experimentos posteriores en las mismas líneas— sugiere que la vida puede aparecer de forma espontánea mezclando los ingredientes apropiados y añadiendo una fuente de energía. El experimento original se concibió como una simulación en el laboratorio de las condiciones de la Tierra primitiva. Los elementos de partida fueron agua (H₂O), metano (CH₄) amoniaco (NH₃) e hidrógeno (H₂). Estos elementos químicos se introdujeron en probetas conectadas entre sí. A la red de probetas se le añadió otra con agua y una última con un par de electrodos. El agua se calentó para provocar su evaporación, los electrodos hicieron saltar chispas (simulación del efecto de los rayos en la atmósfera de vapor de agua) y finalmente la atmósfera se enfrió de nuevo. Al analizar las moléculas presentes en la disolución, Urey y Miller encontraron, al cabo de dos semanas un gran número de moléculas orgánicas (aminoácidos) esto es, los ladrillos de los que está hecha la vida.

El experimento de Urey-Miller, da credibilidad a las pioneras teorías de Oparín, que originan una de las grandes líneas de pensamiento relativas al origen de la vida: que esta puede surgir de manera espontánea (quizá con la ayuda de catalizadores físicos como electricidad o radiación) a partir de moléculas inorgánicas. Sin embargo, nadie ha conseguido todavía sintetizar una célula o proto-célula a partir de la materia inanimada. Entre una sopa de aminoácidos y una bacteria hay un salto cuantitativo que hasta el momento no sabemos cómo dar.

Otra posibilidad barajada a menudo es que la vida llegó a nuestro planeta desde el espacio exterior. En particular, la vida podría haber viajado a bordo de meteoritos arrancados del planeta Marte hace unos cuatro mil millones de años (algunos de esos fragmentos aterrizaron aquí hace tan sólo 13,000 años, esto es, anteayer, como quien dice). La posible existencia de fósiles de nanobacterias en estos meteoritos, aunque muy controvertida, excita la imaginación. Quizá la vida se desarrolló en Marte antes que en la Tierra y luego, mientras el cambio de condiciones física la extinguía en nuestro vecino (al perder su atmósfera desaparece el agua líquida y la vida, al menos en la superficie) florecía en casa.

Si la vida es una especie de virus, esto es, si existen extremófilos capaces de sobrevivir en meteoritos y cometas e iniciar el ciclo vital en los planetas que van siendo “sembrados” de esta manera, entonces el fenómeno podría ser corriente en el universo. Si basta con agua, metano, amoniaco, hidrógeno y electricidad para iniciarla, llegaríamos a la misma conclusión. Hay pocas pruebas, pero ninguna razón para pensar que la vida es un fenómeno exclusivo de la Tierra… a no ser que nos consideremos especiales (la fe en los milagros no basta, ya que, a no ser que la Tierra sea un lugar verdaderamente excepcional, el milagro, si lo hay, podría ocurrir en toda la galaxia). Volvemos pues al viejo conflicto entre la teoría de la mediocridad y la teoría del planeta milagro, que en el caso de la vida está aún por demostrar. Si tuviera que apostar, no obstante, me inclinaría porque la vida es un fenómeno común en la galaxia.

¿Y qué hay de la inteligencia? En el planeta Tierra, el fenómeno parece bastante corriente. Por poner unos pocos ejemplos de animales inteligentes (seguramente me quedo corto) citaría a perros, gorilas, delfines, calamares y ballenas. Y, bueno, supongo que también nosotros, aunque de esto último no estoy tan seguro.

¿Es excepcional la inteligencia una vez que aparece la vida? No parece el caso, a juzgar por la cantidad de bichos razonablemente listos que ha producido nuestro propio planeta. Eso sí, los únicos de todos ellos que han sido capaces de construir radios capaces de enviar señales al espacio exterior son la raza de monos locos a la que pertenecemos.

¿Qué números debemos escribir para el producto ƒl x ƒi x ƒc? Ni idea, para ser sinceros. Pero puestos a elegir, creo que asignar un 10% a cada factor es una opción relativamente conservadora. Esto nos llevaría a:

N = 3 x 10^-3 x L

¿Cuánto puede mantenerse una civilización emitiendo antes de destruirse (o cansarse de hacerlo)? ¿Cien, mil, diez mil años? En la Tierra, llevamos del orden de cien años emitiendo ondas de radio al espacio. ¿Cuánto más aguantaremos antes de acabar con los combustibles fósiles, provocar un efecto invernadero irreversible o ser aniquilados por una guerra atómica, un virus desconocido o nuestra propia estupidez? Cuanto más duremos, más margen tenemos para admitir que el fenómeno de la vida y de la inteligencia sean raros.

Si las civilizaciones duran en media 1,000 años (lo cual no es poco, pero compatible con las más longevas de nuestra propia historia) entonces N=3. Si hay 3 CAC en la galaxia, es perfectamente plausible que aún no hayamos escuchado a los otros dos vecinos, que podrían estar en barrios bastante alejados. Incluso una longevidad de 10,000 años, la distancia que nos separa de los hombres de las cavernas, resultaría en solo 30 CACs que podríamos perfectamente no haber oído todavía (y que quizás no detectemos jamás, 30 CAC desparramadas por la galaxia son treinta Robinsones perdidos en el océano). Necesitaríamos imaginar civilizaciones con longevidades en el rango de los cien mil años y más para que empezara a ser bastante probable que SETI recibiera señales de otros ciudadanos de la Vía Láctea.

En el otro extremo, si asumimos que la probabilidad de vida en la galaxia es próxima a uno y que un diez por ciento de los planetas donde se desarrolla la vida resultan en una CAC, entonces tendríamos:

N = 3 x 10^-1 x L

Y si las civilizaciones duraran diez mil años en promedio, habría unas 3,000 emitiendo en la galaxia y SETI debería haber ya detectado señales.

Pero de hecho, SETI no ha encontrado nada después de cuarenta años de escudriñar las ondas. Esto sugiere que la razón del gran silencio (el hecho de que nadie parezca estar emitiendo en la galaxia) podría tener mucho que ver con la longevidad de las civilizaciones. Quizá las CAC no duran demasiado una vez que llegan al nivel tecnológico en el que estamos ahora y se destruyen a sí mismas en unos pocos siglos, sin que tengan tiempo a emitir lo suficiente para que otros las detecten.

O quizá las CAC, una vez superada la turbulenta infancia, dejan de emitir ondas de radio, dejan de hacer ruido.

Quizá haya buenas razones para ser discretos y no llamar la atención, si imaginamos que la galaxia no tiene por qué ser diferente de una selva primordial, con depredadores y presas…

Pero eso es otra historia.

Antes del paréntesis veraniego planteamos la ecuación de Drake que nos permite estimar el número de Civilizaciones Avanzadas que se Comunican (CAC) en la galaxia.

Donde N es el número de civilizaciones tecnológicamente avanzadas, capaces de comunicarse  y dispuestas a hacerlo y Ns, el número de estrellas en la Vía Láctea, un número, como ya vimos, inmenso: (doscientos mil millones o 2 x 10¹¹).

En esta entrega exploraremos los dos primeros factores de la ecuación, f_p, esto es, la fracción de esas estrellas que tienen sistemas planetarios y f_e, que es la fracción de planetas habitables en un sistema planetario. Cuando Drake escribió su ecuación, no poca gente opinaba que f_p era un número muy pequeño, habiendo incluso quien afirmaba que el nuestro era el único sistema planetario de la galaxia. En el otro bando militaban los que aseguraban que los planetas crecían en la Vía Láctea como hongos en tarde de lluvia. Observe el lector, que en el fondo, se discutía un problema filosófico. De nuevo tirios contra troyanos, partidarios de la teoría de la mediocridad (nuestro planeta no tiene nada de especial, ergo debe haber muchos) y los que preferían creernos una excepción (o milagro) galáctico.

El caso es que la cuestión está, a día de hoy, resuelta más allá de filosofías y creencias. El satélite Kepler ha descubierto ya del orden de 2000 planetas, entre ellos algunos de un tamaño parecido al de la Tierra. La conclusión que podemos extraer de los datos deja poco lugar a dudas. Los partidarios de la teoría de la mediocridad no andaban desencaminados y los sistemas planetarios parecen ser rutina en la galaxia.

Figura 2.1. La figura muestra concepciones artísticas de los planetas Kepler-20e y Kepler-20f. Kepler-20e es algo más pequeño que Venus (un radio igual a 0.87 veces el de la Tierra) y Kepler-20f algo más grande que la Tierra (radio 1.03 veces mayor). Los dos planetas son probablemente rocosos
como el nuestro pero su órbita es similar a la de Mercurio y por tanto las temperaturas superficiales son presumiblemente muy altas.

No solo eso. Un trabajo reciente en Nature ha estimado, utilizando técnicas de microlentes gravitacionales, que el número de planetas “solitarios” (muy lejanos de sus estrellas o errantes por la galaxia, sin pertenecer a ningún sistema solar) es enorme. Aunque a primera vista estos planetas no parecen candidatos a albergar vida (y por tanto inteligencia), vale la pena recordar que: 1) la vida podría darse en condiciones muy distintas a las que conocemos, por ejemplo en un mar subterráneo, calentado por un núcleo radioactivo profundo; y 2) la inteligencia, una vez desarrollada podría subsistir en estos planeta solitarios (que podrían ser utilizados por alguna civilización viajera como “arcas de Noe”).

En resumen, f_p es un número grande, posiblemente del orden de  .

¿Qué hay del siguiente factor? Drake argumentó que no bastaba con la existencia del planeta, también era necesario que este se encontrara en la “zona de habitabilidad”. Para que nos entendamos. En Mercurio hace demasiado calor. En Neptuno demasiado frío. Kepler también ha confirmado algún planeta (el 22b) en la zona habitable y hay una lista de al menos cincuenta por confirmar. La conclusión es que no parece que en otros sistemas estén mucho peor que aquí, donde la zona de habitabilidad incluiría tres planetas, Venus, la Tierra y Marte. Habitabilidad no quiere decir habitable. En Venus lo impide su densa atmósfera y en Marte lo contrario. Si Marte ocupara la órbita de Venus y viceversa, sin embargo, quizá tendríamos tres planetas con vida y quizá tres civilizaciones en el sistema solar (o puede que ninguna, si fueran tan belicosos como nosotros).

De ahí que podamos concluir que  f_e es del orden de .

Si multiplicamos 2 x 10¹¹ x 0.5 x 0.3 = 3 x 10¹⁰. Esto es, obtenemos la friolera de 30\,000 millones de planetas habitables. No está nada mal. En la próxima entrega examinaremos los siguientes factores, afectados, como ya veremos, de incertidumbres mucho más grandes. Por el momento, anotemos el resultado del primer partido. Teoría de la mediocridad uno, Planeta milagro, cero.

¿Tiene sentido buscar inteligencia extraterrestre? Para contestar a esa pregunta, lo primero es plantearnos si existen otras civilizaciones en la galaxia que emitan (o hayan emitido alguna vez) mensajes detectables con nuestra tecnología actual. Obviamente, si estamos solos en la Vía Láctea, SETI es una insensatez. Por el contrario, si estimamos que la galaxia está de bote en bote, sería insensato no intentar averiguar que se está cociendo a nuestro alrededor.

La cuestión, por tanto es: ¿Podemos calcular cuántas civilizaciones inteligentes, capaces de comunicarse y dispuestas a hacerlo hay en la galaxia? (Vamos a llamarlas CACs, Civilizaciones Avanzadas y Comunicativas) Ojo, esa comunicación tienen que ocurrir en un tiempo que nos permita detectar las posibles señales. Si una civilización en Alpha de Centauri (a cuatro años luz de aquí) estuvo emitiendo señales durante milenios (“hola terrícolas, aquí alpha de centauri, les ofrecemos el secreto de la eterna juventud, la fórmula de la democracia universal y el antídoto para librarse de los economistas financieros, si están interesados, por favor, respondan”) pero dejó de emitir hace, digamos, medio siglo, sus señales pasaron de largo antes de que nadie en el planeta Tierra estuviera escuchando (una pena). La ventana temporal, por tanto, es muy importante.

La ecuación de Drake es una sencilla fórmula que nos permite, en primer lugar plantear este cálculo (esta es la parte fácil). Utilizándola, es posible obtener órdenes de magnitud del número de CACs, pero como veremos, la incertidumbre en ese número es muy grande. La fórmula de Drake, por cierto, se llama así en honor Frank Drake, astrónomo, pionero de SETI y profesor en la Universidad de California en Santa Cruz, donde yo trabajé dos años como postodc, con una beca Fulbright (tuve la suerte de asistir a uno de sus cursos sobre SETI, que por cierto, se desarrollaba casi íntegramente en el bosque que rodea la universidad).

La fórmula en cuestión es bastante sencilla:

donde:

  Número de civilizaciones tecnológicamente avanzadas, capaces de comunicarse y dispuestas a hacerlo.

 Número de estrellas en la Vía Láctea.

 La fracción de esas estrellas que tienen sistemas planetarios.

 Número de planetas apropiados para la vida, por cada sistema planetario.

 La fracción de esos planetas donde se desarrolla vida.

 La fracción de esos planetas donde se desarrolla la inteligencia.

 La fracción de esos planetas capaces de comunicarse mediante señales de radio.

  El tiempo durante el cual la civilización emite señales al espacio.

 La edad de la galaxia.

Para entender la ecuación de Drake es necesario hacernos una idea de los órdenes de magnitud de cada uno de los factores que la componen. Lo cual, como veremos, es una tarea más difícil de lo que parece.

Empecemos por el número de estrellas que hay en la galaxia, una cantidad que se conoce con bastante exactitud. El orden de magnitud es doscientos mil millones, esto es un dos seguido de once ceros, 200000000000, o . Para hacernos una idea de lo que significa tal cantidad, podemos hacer el ejercicio de contar los granos de arena de una playa.

La que veo mientras escribo estas líneas (en Port Saplaya, cerca de Valencia), tiene alrededor de un kilómetro de largo por unos veinte metros de ancho, lo que nos da una superficie, S de:

El espesor de la capa de arena (seca) que encontramos en la playa, si empezamos a cavar, puede ser del orden de diez centímetros antes de que el hoyo se nos llene de agua. Entonces, el volumen de la playa que contiene arena seca, V (en milímetros cúbicos) es:

Figura 1.1. Una esfera es más difícil de compactar que un ladrillo, como muestra la figura.

Un grano de arena es una esfera que tiene unos dos milímetros de diámetro. Por otra parte, si queremos llenar un volumen rectangular como el de la playa con esferas, tenemos que tener en cuenta que no podemos compactarlas de manera perfecta. De hecho, cada una de ellas, ocupa tanto como un cubo cuyo lado fuera el diámetro (d) de la esfera, tal como se ilustra en la figura. El volumen de dicho cubo es simplemente milímetros cúbicos.

El número de granos de arena en la playa lo obtenemos dividiendo el volumen de la playa por el volumen de los imaginarios cubos que contienen nuestros granos de arena.

El número de estrellas en la galaxia es del orden del número de granos de arena en una playa; o el número de galaxias en el universo; o el número de neuronas en el cerebro humano; o el número de neutrinos solares que atraviesan cada una de nuestras uñas cada segundo. O el número de todos los vivos y todos los muertos.

Que es un número bastante cercano al que nos ocupa (de hecho, el número de estrellas en la galaxia podría ser tan algo como cuatrocientos mil millones). Resulta instructivo hacer el ejercicio de imaginarnos unos diez bulldozers recogiendo la arena de toda la playa que tengo delante y depositándola en enormes contenedores habilitados al respecto. Si tenemos curiosidad en saber cuánto pesa toda esa arena, la respuesta es bien sencilla. Un centímetro cúbico de arena pesa unos dos gramos. El volumen de arena de la playa es  centímetros cúbicos. Pesa, por tanto  gramos, o cuatro millones de kilos, o cuatro mil toneladas.

Ahora sólo nos queda contar uno a uno, cada grano de arena de esas cuatro mil toneladas, para entender la inmensidad de estrellas que pueblan nuestra galaxia. El orden de magnitud, por cierto, es el mismo que el del número de neuronas en nuestro cerebro, y también el número de galaxias en el universo.

Partimos pues de un número muy grande de estrellas. Y esto me lleva a mencionar un argumento filosófico que permea toda la búsqueda de inteligencia artificial. La idea de que no somos especiales.

Este principio de mediocridad es algo relativamente reciente. En la edad media, la Tierra era el centro del universo en torno a la cual giraban el resto de los astros celestes. No sólo eso, sino que toda la creación se supeditaba al ser humano. Los animales con los que compartimos el planeta no eran otra cosa que robots animados, puestos ahí para sernos útiles por el creador, que a su vez, entretenía su infinito ocio jugando con sus criaturas (nosotros). Así, el hombre era el centro de la creación y por ende, del cosmos.

No es de extrañar que los cardenales se negaran a mirar por el telescopio que les ofrecía Galileo. Que la luna no fuera una esfera de cristal perfecto si no un globo torturado por los impactos de los meteoritos fue sólo el primer golpe a la ilusión de hijos únicos que durante tantos siglos alimentó la humanidad. Tras Galileo vinieron Newton y Descartes, a describir un cosmos que funciona como un reloj, empujando a Dios a la categoría de relojero (hasta entonces había sido más bien el Sumo Malabarista) y a la Tierra a un astro más de un vasto firmamento.

La Ciencia del XIX y el XX ha demostrado cuán inmensamente vasto ese universo es. Hay tantas estrellas como granos de arena en una playa, pero tantas galaxias como estrellas en la Vía Láctea. Y en ese inmenso paisaje, la Tierra no es sino el tercer planeta de una estrella mediocre, en un barrio periférico de una galaxia cualquiera. En cuanto al Dios relojero, cada vez cuesta más de encajar en un universo que la física moderna describe con pasmosa exactitud hasta una fracción de segundo después del Big Bag. Y si la física ha tenido poca compasión con el Creador, la biología ha sido aún más implacable. Una de las plumas más lúcidas de los últimos años, Richard Dawkins, compara la evolución con un relojero ciego. Ciego, e insensible, habría que decir, ciertamente, sin preferencia alguna por cierta raza de peligrosos monos bípedos, que parecen sufrir de encefalitis (cien mil millones de neuronas en nuestro cerebro, tantas como estrellas en la galaxia) que les provoca una especie de locura colectiva y muy peligrosa.

La imagen que nos dibuja la ciencia no deja mucho espacio para considerarnos hijos preferidos de ninguna divinidad, ni especiales en ningún sentido. Y de ahí el principio de mediocridad que viene a decir. Si somos una raza corriente, en un planeta corriente, entonces debemos ser bastante típicos. Deben haber muchos otros como nosotros. Mediocres quiere decir, además, ni muy tontos (posiblemente haya otras civilizaciones más atrasadas que la nuestra) ni muy listos (habrá también otras mucho más avanzadas).

Pero el principio de mediocridad no es, hasta que se demuestre lo contrario, más que un prejuicio intelectual. A pesar de todo, podríamos ser los ganadores de una lotería cósmica, los primeros seres inteligentes de la galaxia (mentira: ballenas y delfines posiblemente son tan inteligentes como nosotros, sin estar tan chiflados). Para ir más allá de ideologías (muchos de los que se oponen a SETI sostienen la convicción, explícita o implícita de que seguimos siendo especiales, los hijos predilectos de la divinidad) es necesario echar unos números, como haremos a lo largo de las siguientes entregas.

He leído pero no he comprobado, otro orden de magnitud, que ofrezco, sin garantías al avispado lector, sólo por su belleza. El número de estrellas de la galaxia sería el mismo que el de personas que jamás hayan habitado el planeta, la suma de todos los vivos y todos los muertos, una estrella, por cada alma que jamás haya pisado la Tierra.

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.