El bos¨®n de Higgs: la pu?etera part¨ªcula

Ha muerto, a los 94 a?os, el cient¨ªfico posiblemente m¨¢s enfadado con la popularidad de su descubrimiento: el llamado bos¨®n de Higgs, de sobrenombre la part¨ªcula de Dios. Se trata del brit¨¢nico Peter Ware Higgs, ateo no fundamentalista, como ¨¦l mismo se defin¨ªa. La part¨ªcula elemental que postul¨®, junto con otros f¨ªsicos te¨®ricos, casi medio siglo antes de que se descubriera acab¨® denomin¨¢ndose con su nombre. Higgs consigui¨® a trancas y barrancas que su supuesto delirio se publicara y pronto origin¨® controversia. De hecho, a esa fantasmal part¨ªcula se le llam¨® (la autor¨ªa est¨¢ en entredicho, pero podr¨ªa ser debida a otro gran f¨ªsico, Leon Max Lederman) the goddamn particle. Es decir, la pu?etera part¨ªcula, o a¨²n mejor, la endemoniada part¨ªcula, nada m¨¢s lejos del piadoso nombre que acab¨® cuajando, subi¨¦ndola a los altares que tan alejados estaban de su autor: the God particle o part¨ªcula de Dios.

Y ya que estamos con Dios, digamos que una de las intuiciones m¨¢s fascinantes de los autores de la Biblia est¨¢ recogida en el tercer vers¨ªculo del G¨¦nesis. Dios dijo: ¡°Haya luz¡±, y hubo luz. Los dos vers¨ªculos anteriores y los siguientes mejor los dejamos porque rayan en el delirio, pero, efectivamente, hoy sabemos, siendo un poco generosos, que el inicio de este universo fue una generaci¨®n espont¨¢nea de radiaci¨®n, luz si se quiere. Una fracci¨®n m¨ªnima de esta forma de energ¨ªa se transform¨® muy pronto en materia y ambas se expandieron vertiginosamente. Expandirse y hacerlo enloquecidamente implica que a su vez se generaron el espacio y el tiempo. Todo ello ocurri¨® en una ¨ªnfima porci¨®n del primer segundo de existencia del universo.

De los cuatro fundamentos universales, energ¨ªa, materia, espacio y tiempo, concentr¨¦monos en el segundo. Aunque, teng¨¢moslo en cuenta para lo que viene despu¨¦s, esos cuatro se pueden tomar de dos en dos: energ¨ªa y materia, por un lado, y la sede en que existen ambos, el espacio y el tiempo, por otro. La estrecha relaci¨®n de los dos primeros (tambi¨¦n de los otros dos y los cuatro entre s¨ª, pero aparte) la formul¨® Albert Einstein, de manera tan concisa que raya en lo po¨¦tico. El ¨²nico verso de tres letras, un s¨ªmbolo y un n¨²mero es la ecuaci¨®n que bien podr¨ªa decirse que defini¨® el siglo XX y los que vengan: E=mc?. La energ¨ªa E y la materia m est¨¢n simplemente relacionadas por la velocidad de la luz en el vac¨ªo, un n¨²mero enorme, elevado al cuadrado. Sabemos, y mucho m¨¢s tras el reciente estreno de la estremecedora pel¨ªcula Oppenheimer, lo que ocurre cuando se convierte un poco de materia en energ¨ªa. Es cuesti¨®n mucho m¨¢s compleja dilucidar el mecanismo opuesto: c¨®mo diablos cuaja una cantidad necesariamente enorme de energ¨ªa en materia definida por su magnitud esencial: la masa. La m de la ecuaci¨®n de Einstein. Para afrontar cualquier especulaci¨®n fundamental siempre es conveniente buscar en la Grecia cl¨¢sica sus posibles ra¨ªces.

Fue Leucipo el primero que concibi¨® la idea del ¨¢tomo, Dem¨®crito quien lo razon¨® m¨¢s profundamente y Tito Lucrecio Caro el que lo ensalz¨® de manera profunda y bella en su formidable poema De rerum natura o Sobre la naturaleza de las cosas. El ¨¢tomo, para ellos, era la unidad b¨¢sica e indivisible de la materia. Del mundo natural. Esos ¨¢tomos y el vac¨ªo en el que forzosamente han de existir y moverse fueron denostados, desde Arist¨®teles hasta Tom¨¢s de Aquino, por citar solo a sus m¨¢s insignes oponentes, durante dos milenios. Pero ah¨ª estaban, salvo que cuando se descubrieron se vio que en realidad s¨ª eran divisibles. Primero fueron los electrones que, en forma de nubes, envolv¨ªan a un n¨²cleo de protones y neutrones tan compactamente unidos que formaban un conjunto extraordinariamente peque?o. La relaci¨®n m¨¢s o menos afortunada que se hace de la relaci¨®n de tama?os es el de una mosca, el n¨²cleo, en el centro de una catedral, las nubes electr¨®nicas. Tres part¨ªculas. Pero poco a poco, y el camino recorrido no tendremos m¨¢s remedio que enaltecerlo, se vio que hab¨ªa o se pod¨ªa generar un enorme n¨²mero de part¨ªculas que se llamaron elementales.

Tras el Big Bang se generaron cuatro clases de part¨ªculas llamadas fotones, leptones, quarks y gluones en un estado de plasma de alt¨ªsima temperatura. Los primeros forman (formar¨¢n, como veremos) precisamente la luz; uno de los segundos es el familiar electr¨®n, y los otros se enquistaron muy pronto formando, por ejemplo, los protones y los neutrones. En rigor, el universo no se hace luminoso, transparente si se prefiere, hasta que los fotones se desacoplan de los otros cuando aquel plasma se enfr¨ªa lo suficiente. Entonces es cuando los electrones se ven atrapados por los n¨²cleos y se forman los ¨¢tomos de verdad, los de Dem¨®crito, por muy ligeros que a¨²n sean. Han pasado unos 380.000 a?os desde el inicio de todo. Por todo ello, esos cuatro son los que hay que considerar aut¨¦nticos ¡°¨¢tomos¡± o part¨ªculas elementales primigenias. Pero pronto se postularon y fueron descubri¨¦ndose much¨ªsimas m¨¢s part¨ªculas. Y sus antipart¨ªculas, pero la historia de estas fue muy ef¨ªmera.

El viaje de exploraci¨®n que inici¨® la humanidad fue el inverso del que se hab¨ªa iniciado muchos siglos antes: en lugar de ir hacia lo inmensamente grande, se fue a escrutar lo extremadamente min¨²sculo. En lugar de telescopios se hab¨ªan de usar aceleradores de part¨ªculas, convirtiendo una estremecedora factura de la compa?¨ªa el¨¦ctrica, la energ¨ªa, en unas pocas part¨ªculas a estudiar en descomunales detectores. Se trataba de explorar no solo la intimidad de la materia, sino la consecuencia fundamental de ella: el aut¨¦ntico origen del universo. Era como, perm¨ªtase la brutal met¨¢fora, estrellar entre s¨ª dos relojes de bolsillo antiguos de mec¨¢nica precisa. De las piezas que saltaran por todos lados hab¨ªa que deducir el mecanismo que los hac¨ªan funcionar. Pronto se vio que mientras m¨¢s violentas eran esas colisiones, m¨¢s piezas diferentes saltaban tras el estallido. El mundo de las part¨ªculas elementales se fue nutriendo mucho m¨¢s all¨¢ de lo esperado. La carrera que se estableci¨® aumentando la energ¨ªa de colisi¨®n con aceleradores cada vez m¨¢s potentes (y m¨¢s costosos) acab¨® gan¨¢ndola Europa. Y el premio fue precisamente encontrar el bos¨®n de Higgs. Aunque hubo otra recompensa m¨¢s sutil de la que nos debemos sentir a¨²n m¨¢s orgullosos: el CERN (Organizaci¨®n Europea para la Investigaci¨®n Nuclear) fue el primer embri¨®n de la unidad europea junto a la Comunidad del Carb¨®n y el Acero.

Conforme aumentaba el n¨²mero de part¨ªculas que se iban descubriendo, se fue elaborando el que acabar¨ªa llam¨¢ndose Modelo Est¨¢ndar para describirlas en sus propiedades y din¨¢mica. Fue una tarea ¨ªmproba, pero se culmin¨® dot¨¢ndole de una capacidad de predicci¨®n de exactitud asombrosa. Pero faltaba un detalle: digamos el ¨¢ncora y el muelle cuyo mecanismo estaba en la base del funcionamiento del reloj.

Las part¨ªculas de aquel nutrido microcosmos se diferenciaban en muy pocas propiedades, pero la fundamental y m¨¢s definitoria de todas y cada una de ellas era su masa. ?C¨®mo hab¨ªa surgido semejante variedad que iba desde cero hasta n¨²meros enormes? Higgs, los belgas Brout y Englert y algunos f¨ªsicos, pocos m¨¢s, propusieron una v¨ªa.

El Big Bang no fue perfecto, sino que liger¨ªsimas imperfecciones llamadas violaciones de simetr¨ªa, propiciaron aquella exuberante variedad de part¨ªculas. Y el vac¨ªo en que se desenvolvi¨® todo era algo mucho m¨¢s complejo que la nada. De hecho, debi¨® de estar completamente lleno, a modo de ¨¦ter aristot¨¦lico, aunque en nada se parecieran. El que acab¨® llam¨¢ndose campo de Higgs, que como todo campo en f¨ªsica se puede concebir a modo de part¨ªculas, en este caso del tipo denominado por el t¨¦rmino general de bosones, era el que dotaba de masas a las dem¨¢s part¨ªculas. Mientras m¨¢s intensa fuera la interacci¨®n de estas con esos bosones de aquel campo primigenio, o, dicho con otra met¨¢fora, mientras m¨¢s friccionara la incipiente part¨ªcula con ese campo, m¨¢s masa adquir¨ªa al eclosionar. El ¨¢ncora y el muelle.

Muy poco a poco, incluso con indiferencia, fue acept¨¢ndose que era un mecanismo v¨¢lido, el problema era que concebido ese campo como part¨ªcula en s¨ª misma, no se ten¨ªa idea de cu¨¢l pod¨ªa ser su propia masa. Es decir, que bien pod¨ªa ser inalcanzable con la tecnolog¨ªa actual. Sin embargo, el CERN consigui¨® convencer a los pol¨ªticos europeos de financiar la que posiblemente fuera una de las aventuras cient¨ªficas m¨¢s fascinantes de la humanidad. Fui testigo directo, porque estaba all¨ª aquel diciembre de 1994, de la euforia que se desat¨® en todo el centro, en particular en la divisi¨®n TH, la de f¨ªsica te¨®rica, cuando el consejo aprob¨® el presupuesto para el LHC, el mayor colisionador de relojes de la historia. Y all¨ª surgi¨® menos de una d¨¦cada despu¨¦s la endemoniada part¨ªcula que acab¨® santificada. Loor y gloria, es decir: el premio Nobel, para Higgs, Fran?ois Englert y el propio CERN. Orgullo para Europa.

Descanse en paz Peter Higgs.

Manuel Lozano Leyva es catedr¨¢tico em¨¦rito de F¨ªsica At¨®mica y Nuclear de la Universidad de Sevilla. Su ¨²ltimo libro es La hechicera, el gato y el demonio, de Zen¨®n de Elea a Stephen Hawking: Los doce experimentos imaginados que cambiaron la historia (Debate, 2023)

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