La part¨ªcula de Higgs, cada vez m¨¢s cerca

La b¨²squeda del bos¨®n de Higgs, la part¨ªcula elemental que, si existe, ayuda a explicar el origen de la masa de las part¨ªculas que la tienen, est¨¢ cada vez m¨¢s cerca del ¨¦xito. A la espera de que el pr¨®ximo mi¨¦rcoles los cient¨ªficos presenten sus resultados m¨¢s recientes obtenidos en el gran acelerador LHC, junto a Ginebra, los f¨ªsicos del acelerador estadounidense Tevatron han dado a conocer sus ¨²ltimos datos. ¡°Los an¨¢lisis finales no resuelven la cuesti¨®n de si la part¨ªcula de Higgs existe, pero se acercan a una respuesta¡±, declaran los especialistas de Fermilab, el laboratorio que aloja el Tevatron, junto a Chicago. Lo que tienen es ¡°el indicador m¨¢s fuerte hasta la fecha de la part¨ªcula de Higgs¡±. Pero ellos mismos reconocen que no es suficiente y que habr¨¢ que esperar las conclusiones de este lado del Atl¨¢ntico. En cualquier caso, los datos de los experimentos de ambos aceleradores son complementarios.

El Tevatron, que arranc¨® en 2001, ha estado funcionando hasta septiembre de 2011, cuando se apag¨® definitivamente. Es un acelerador m¨¢s peque?o y menos potente que el LHC, en el Laboratorio Europeo de F¨ªsica de Part¨ªculas (CERN), pero muchos de los cient¨ªficos que han venido trabajando en sus dos detectores (CDF y Dzero), incluidos unos 1.700 estadounidenses, trabajan tambi¨¦n en el LHC. Varios equipos espa?oles integrados en los experimentos del LHC participan en los de Tevatron.

Los f¨ªsicos han estado analizando, o ¡°exprimiendo al m¨¢ximo¡±, como ellos dicen, los datos que hab¨ªan tomado con el Tevatron. Se trata de informaci¨®n de 500 billones de colisiones. ¡°Nuestros datos apuntan muy fuertemente hacia la existencia del bos¨®n de Higgs, pero har¨¢n falta los resultados de los experimentos del LHC, en Europa, para establecer que se trata de un descubrimiento¡±, ha declarado Rob Roser, coportavoz de CDF. Los an¨¢lisis de Fermilab indican que la part¨ªcula de Higgs tendr¨ªa una masa de entre 115 y 135 gigaelectronvoltios (GeV), es decir, unas 130 veces la masa del prot¨®n. En el LHC, aunque los f¨ªsicos de los experimentos Atlas y CMS siguen analizando sus datos y no han hecho declaraciones al respecto, la masa del Higgs podr¨ªa estar en torno a 125 GeV.

El mecanismo de Higgs es una propuesta te¨®rica de hace ya medio siglo que permitir¨ªa explicar por qu¨¦ tienen masa las part¨ªculas elementales que tienen masa; es la ¨²ltima pieza que falta en el Modelo Est¨¢ndar que describe las part¨ªculas y las interacciones entre ellas.

La famosa part¨ªcula, cuyo hallazgo supondr¨ªa un avance determinante para comprender algo tan fundamental como el origen de la masa, se crear¨ªa de vez en cuando en las colisiones de protones contra protones (en el LHC) o de protones contra antiprotones (en el Tevatron), pero desintegr¨¢ndose inmediatamente, por lo que los f¨ªsicos tienen que analizar los datos de billones de choques de esas part¨ªculas aceleradas y buscar en sus efectos posibles pistas de esas desintegraciones que puedan corresponder al Higgs. Pero la nueva part¨ªcula en cuesti¨®n puede desintegrarse de varias maneras y el Tevatron ha sido eficaz en captar la desintegraci¨®n del Higgs en un quark y un antiquark bottom, mientras que el LHC, tardar¨¢ en optimizar esa desintegraci¨®n concreta. De momento, lo que el acelerador de Ginebra ve m¨¢s f¨¢cilmente son otras desintegraciones del Higgs.

¡°Hemos desarrollado simulaciones sofisticadas y programas de an¨¢lisis para identificar los patrones del Higgs, pero a¨²n as¨ª es m¨¢s f¨¢cil encontrar la cara de un amigo en un estadio con 100.000 personas que encontrar una se?al del Higgs en billones de colisiones¡±, explica Luciano Ristori, coportavoz de CDF.

Integran CDF 430 f¨ªsicos de 58 instituciones de 15 pa¨ªses, mientras que en DZero, el otro gran experiemento del acelerador estadounidense, trabajan 446 f¨ªsicos de 82 instituciones de 18 pa¨ªses. En los Atlas y CMS del CERN hay m¨¢s de 3.500 especialistas en cada uno. Hacen falta equipos enormes y detectores colosales para seguir el rastro a los componentes m¨¢s elementales de todo lo que existe.

La f¨ªsica de part¨ªculas es una ciencia de alt¨ªsima precisi¨®n y los expertos solo aceptan haber descubierto algo cuando han descartado todas las posibles se?ales equ¨ªvocas y fluctuaciones estad¨ªsticas de sus experimentos. Utilizan un t¨¦rmino, 5 sigma, para determinar el hallazgo. Los cient¨ªficos de Tevatron dicen que han obtenido 2,9 sigma con sus datos, lo que significa que solo hay una posibilidad en 550 de que la se?al del Higgs sea debida a una fluctuaci¨®n estad¨ªstica. A¨²n as¨ª no es suficiente. En el CERN podr¨ªan estar muy cerca de 5 sigma, pero habr¨¢ que esperar hasta el mi¨¦rcoles para saberlo.