Part¨ªcula Rajoy y part¨ªcula Zapatero

El vac¨ªo no est¨¢ vac¨ªo. El vac¨ªo est¨¢ lleno del campo de Higgs. Curioso pero cierto. Al menos, todos los c¨¢lculos que hacemos los f¨ªsicos asumiendo la existencia de ese campo resulta que funcionan bien y todos los fen¨®menos que predecimos resulta¡­ ?que existen! Por ejemplo: el bos¨®n de Higgs. El campo de Higgs es algo parecido al familiar campo electromagn¨¦tico que podemos detectar f¨¢cilmente (por ejemplo la luz), pero no es exactamente igual y como veremos es mucho m¨¢s dif¨ªcil de detectar.

Cuando las part¨ªculas elementales se mueven en ese vac¨ªo que no est¨¢ vac¨ªo, interaccionan con el campo de Higgs. Las que m¨¢s interaccionan tienen mayor masa, es como si ¡°rozasen¡± mucho con el campo y se viesen frenadas en su movimiento, y las que interaccionan menos se mueven m¨¢s f¨¢cilmente y decimos que tienen menos masa. Por otro lado, al igual que las vibraciones del campo electromagn¨¦tico llevan asociadas una part¨ªcula elemental, el fot¨®n (la luz que vemos son fotones que llegan a nuestros ojos), las vibraciones del campo de Higgs llevan asociadas otra part¨ªcula elemental, el bos¨®n de Higgs.

En realidad todo esto es una forma sencilla de intentar explicar algo un poco m¨¢s complicado. De hecho, ni siquiera al propio Higgs (el cient¨ªfico) le gusta o¨ªr hablar de rozamiento en el mundo cu¨¢ntico. Usemos entonces la analog¨ªa que m¨¢s le gusta a ¨¦l, pero trasladada a Espa?a para entendernos mejor. Si Rajoy entrase en una habitaci¨®n llena de periodistas, todos se arremolinar¨ªan a su alrededor pregunt¨¢ndole (?ojal¨¢!) sobre los recortes en ciencia y har¨ªan que su movimiento se ralentizase. Si entrase Zapatero, algunos periodistas se arremolinar¨ªan alrededor suyo para preguntarle por otras cosas, desde luego, pero seguro que no tantos (sic transit gloria mundi), as¨ª que su movimiento se ralentizar¨ªa pero menos. La part¨ªcula elemental Rajoy parecer¨ªa ser m¨¢s pesada que la part¨ªcula elemental Zapatero. ?D¨®nde est¨¢ el campo de Higgs aqu¨ª? Los periodistas, claro, que llenan toda la habitaci¨®n que de otra forma estar¨ªa vac¨ªa. Si adem¨¢s, un periodista/Higgs hace correr el rumor en la habitaci¨®n de que los presupuestos para ciencia se triplican este a?o (?ojal¨¢!), se arremolinar¨ªa un grupo de colegas alrededor suyo que transmitir¨ªa la notica a otro grupo y as¨ª sucesivamente, form¨¢ndose un bos¨®n de Higgs/periodistas.

Descubrir el mecanismo por el cual se generan las masas de las part¨ªculas elementales y predecir la existencia del bos¨®n de Higgs asociado, constituye, sin ning¨²n lugar a dudas, uno de los descubrimientos fundamentales de la historia de la ciencia. Dentro de cientos de a?os, en cualquier universidad del mundo, seguir¨¢ habiendo profesores que les hablar¨¢n a sus alumnos de este mecanismo. Desde luego, usando formulaciones matem¨¢ticas m¨¢s sofisticadas y conceptos f¨ªsicos m¨¢s abstractos de las que podemos usar en este art¨ªculo, claro.

En fin, que si algo estaba claro del Premio Nobel de F¨ªsica de este a?o, es que iba a ser con toda seguridad para el belga Francois Englert (ahora veremos c¨®mo entra en la historia) y el brit¨¢nico Peter Higgs. Con este merecid¨ªsimo premio se celebra, adem¨¢s, la culminaci¨®n de lo que se conoce como el Modelo Est¨¢ndar de la f¨ªsica de part¨ªculas elementales, que es como decir de la f¨ªsica que puede explicar los entresijos fundamentales del Universo.

Hace casi 50 a?os, en Junio de 1964, Englert que contaba entonces con 32 a?os, en colaboraci¨®n con Brout de 36 y fallecido hace dos a?os, envi¨® a publicar a la revista Physical Review Letters un art¨ªculo de menos de 3 p¨¢ginas donde propon¨ªan un mecanismo para generar las masas de ciertas part¨ªculas elementales, los llamados bosones de gauge, en una teor¨ªa gauge no Abeliana. Higgs, un mes m¨¢s tarde, aunque de forma independiente, recordemos que en aquella ¨¦poca los medios de comunicaci¨®n no estaban tan avanzados como ahora, enviaba a Physics Letters un art¨ªculo de menos de 2 p¨¢ginas donde propon¨ªa el mismo mecanismo pero en una teor¨ªa gauge Abeliana. Un mes despu¨¦s vuelve a enviar un art¨ªculo m¨¢s detallado a la misma revista que para su sorpresa resulta ser rechazado. Eso le da tiempo a pensar con m¨¢s profundidad en su trabajo y una semana m¨¢s tarde lo env¨ªa de nuevo a Physical Reviev Letters, pero a?adiendo que una consecuencia del mecanismo propuesto podr¨ªa ser la existencia de una nueva part¨ªcula elemental masiva ?Ah¨ª naci¨® lo que hoy conocemos como el bos¨®n de Higgs!

En 1967, el estadounidense Weinberg y el paquistan¨ª Salam, de forma independiente, usan el mecanismo de Englert-Brout-Higgs (EBH) y la part¨ªcula de Higgs asociada (el campo de Higgs siendo rigurosos) para generar las masas de todas las part¨ªculas elementales, desde los electrones hasta los quarks, pasando por los bosones de gauge W y Z, y as¨ª acaban de construir el Modelo Est¨¢ndar. Junto con el estadounidense Glashow, reciben el premio Nobel en 1979 como consecuencia del descubrimiento en el CERN de las llamadas corrientes neutras predichas por el modelo.

En 1971, los holandeses ¡®t Hooft y Veltman demuestran que el mecanismo de EBH y la part¨ªcula de Higgs asociada es la ¨²nica manera de obtener la consistencia matem¨¢tica del Modelo Est¨¢ndar, de forma que no aparezcan resultados con infinitos cuando se calculan sobre un papel procesos como choques de part¨ªculas en aceleradores. Reciben el premio Nobel en 1999.

Como consecuencia de todo lo anterior, desde los a?os 70, se desata la caza y captura del bos¨®n de Higgs. Despu¨¦s de 40 a?os de b¨²squeda infructuosa en aceleradores de todo el mundo, que no ten¨ªan la energ¨ªa suficiente para producirlo, el CERN anuncia por fin en Julio de 2012 el descubrimiento en el gigantesco acelerador LHC del bos¨®n de Higgs, la ¨²ltima pieza del rompecabezas del Modelo Est¨¢ndar.

Aqu¨ª surge una cuesti¨®n interesante: ?C¨®mo es posible que varios cient¨ªficos hayan recibido el premio Nobel antes que EBH, cuando sus trabajos se basaban en el mecanismo de EBH? La respuesta es ¡°relativamente¡± sencilla, porque la consecuencia fundamental del mecanismo era la existencia del bos¨®n de Higgs y ¨¦ste se ha resistido a ser descubierto hasta hace un a?o. Una vez descubierto, toda la l¨®gica nos dec¨ªa que el premio Nobel ten¨ªa que ser para los padres del mecanismo, como as¨ª ha sido. Otra pregunta interesante: ?Por qu¨¦ Englert recibe el Nobel si no predijo junto con Brout la ahora llamada part¨ªcula de Higgs? Pues porque su trabajo sobre el mecanismo de ruptura de simetr¨ªa era correcto, lo hizo independientemente de Higgs, de hecho un mes antes, y lo propuso en el contexto de una teor¨ªa no Abeliana como hoy en d¨ªa sabemos que lo es el Modelo Est¨¢ndar (mientras que Higgs lo hizo en una Abeliana). Ambos trabajos son complementarios y ambos merecen por tanto recibir el premio Nobel. Si Brout no hubiese fallecido habr¨ªan sido el n¨²mero perfecto, tres, porque no m¨¢s de tres cient¨ªficos pueden recibirlo.

Carlos Mu?oz L¨®pez es catedr¨¢tico de F¨ªsica Te¨®rica, Universidad Aut¨®noma de Madrid (UAM) y director del Instituto de F¨ªsica Te¨®rica (IFT) UAM-CSIC