|
Fermi Lab (Laboratorio Fermi) es un instituto de investigaciones en ciencias físicomatematicas ubicado en Chicago. En él tabajan los investigadores más reconocidos del mundo explorando los secretos íntimos de la natrualeza física, aquellos donde podría encontrarse la explicación exacta y definitiva del origen del universo, su evolución y destino final. Uno de los investigadores que cada año acude a Fermi Lab para verificar sus experimentos es el cajemense Julián Félix Valdez, a quien le hemos pedido una explicación accesible que nos permite comprender el alcance del descubrimiento del bosón de Higg, la partícula dios o, como él la llama a lo sonorense, "la partícula calilla".
Este es el texto de Julián:
Parece una pregunta muy ingenua e infantil: ¿De qué están hechos los objetos, los animales, y todo lo que observamos todos los días? Pero no es ingenua, ni infantil. En cambio es increíblemente simple y muy profunda. Cala en la esencia de este universo material que percibimos todos los días. Y ha mantenido a los filósofos, a los físicos, y a los matemáticos ocupados por varios siglos, sin que se tenga, hasta estos días, una respuesta satisfactoria, mucho menos definitiva.
La historia oficial cuenta que los griegos clásicos, en la escuela de Demócrito, fueron los primeros en preguntarse, y tratar de responde la pregunta antes formulada, hace ya más de veinticinco siglos. Y como una posible respuesta, muy plausible, postularon el concepto de átomo –lo que no puede ser divido en partes más pequeñas-. A este concepto se llega tomando un objeto, un grano de arroz o un terrón de azúcar, y partiéndolo en dos pedazos cada vez y quedándose con uno, hasta ya no poder sujetarlo con las manos. Luego inventamos un método y un dispositivo para sujetarlo y seguir partiéndolo.
Hay dos posibilidades en el proceso anterior: que el proceso se detenga en algún número de divisiones –que haya un pedazo de materia que ya no se pueda dividir- o que el proceso continúe por siempre –que siempre haya pedazos más pequeños que otros, hasta nunca acabar-.
La escuela de Demócrito postuló la primera posibilidad: el proceso de división se detiene en número finito de pasos. Y se logra llegar al indivisible –el átomo-. Y lo que vemos todos los días estaría compuesto de átomos y de vacío.
Y desde la escuela de Demócrito se ha buscado llegar al átomo. El átomo, postulado por Demócrito, en el sentido estricto del término no se ha encontrado. En cambio, se han encontrado seis quarks (el up, el down, el strange, el charm, el bottom, el top) – aquéllos que componen partículas más grandes como el neutrón, el protón, el kaón y otros; seis leptones, tres de ellos con carga eléctrica (el electrón, el muón, el tau); y tres neutros (el neutrino asociado al electrón, el neutrino asociado al muón, y el neutrino asociado al tau); seis partículas responsables de las fuerzas fundamentales (el fotón, el w+, el w-, el Z0, el gluón, y el gravitón – no observado hasta nuestros días – y además las correspondientes anti-partículas. De todas ellas, algunas tienen carga eléctrica y otras propiedades; todas tienen masa de uno u otro tipo: inercial y/o equivalente (E = mc2), por la energía que poseen.
Los físicos clasifican a las partículas atendiendo a las fuerzas de interacción presentes en ellas: por ejemplo hadrones –como el protón, el neutrón y otras que interactúan con otras partículas mediante la fuerza fuerte, aquélla que mantiene unidos a los núcleos de los átomos-; los leptones –como los neutrinos, los electrones, y otras que interactúan mediante la fuerza débil, aquélla responsable de la desintegración de algunos núcleos, la desintegración del neutrón en estado libre, por ejemplo-. Y atendiendo al espín de las partículas –ese giro intrínseco que tienen todas las partículas y que es análogo al movimiento de rotación de la tierra-, los físicos las clasifican en bosones – en honor al físico indio Bose- cuando las partículas tienen espín entero (1, 2, 3, ..) y en fermiones –en honor al físico italiano Fermi- cuando las partículas tienen espín semi entero (1/2, 3/2, 5/2, …). El fotón tiene espín uno, por lo tanto es un bosón; el electrón tiene espín ½, por lo tanto es un fermión.
Este es el modelo que explica, hasta cierto límite, el mundo que observamos todos los días, con una salvedad: el origen de la masa de esas partículas y por ende de todas las que se observan en el mundo diario.
En realidad hay muchas salvedades: no explica el origen de ninguna propiedad física de los constituyentes de la materia, únicamente describe cómo ocurre la dinámica de los constituyentes. Y los constituyentes de la materia hasta ahora detectados tienen muchas propiedades: masa, espín, carga eléctrica, paridad, paridad G, isoespín, vida media, tamaño, extrañeza, encanto, etc. La más próxima a nuestro mundo de todos los días es la masa, que da origen a la atracción que la tierra ejerce sobre cada uno de nosotros y nos mantiene en su superficie; sin esta fuerza, flotaríamos unos alrededor de otros, dispersos entre todos los objetos.
Y lo que podría ser todavía más extraño es que todas las partículas serían iguales, sin posibilidad de generar átomos –en el sentido de los químicos o de los físicos-, si en las formaciones muy tempranas del universo las partículas no hubieran adquirido masa.
Una pregunta muy elemental es ¿Cómo las partículas, y por ende los objetos, adquieren masa? La pregunta ya no es ingenua, ni infantil. Es muy técnica y se sigue de manera inmediata al inspeccionar el modelo de partículas delineado antes.
A principios de la década de 1960, el físico británico Peter Higgs introduce una respuesta a la pregunta anterior. Imaginó que el espacio vacío está rodeado de un campo de fuerzas –ahora conocido como campo de Higgs y que permearía toda la materia conocida- y que las partículas adquieren masa por la forma en que interaccionan con ese campo de fuerzas.
De forma análoga como un cuerpo irregular –una piedra, por ejemplo- tiene más fuerza de oposición cuando se mueve a través de un fluido que un cuerpo regular –la punta de una flecha, por ejemplo-. En esta propuesta, un protón tiene más masa que un electrón porque interactúa más que el electrón con el campo de Higgs. Este mecanismo se conoce como mecanismo de Higgs. Una ondulación, o perturbación, del campo de Higgs resultaría en un observable en forma de partícula, en analogía a como una perturbación en la superficie de un lago se observa como una pequeña onda que avanza por la superficie. Esta perturbación, en forma de partícula, se conoce como bosón de Higg, o “partícula dios”.
Los físicos del CERN –el Centro Europeo para la Investigación Nuclear- reportaron el 4 de Julio, 2012, lo que ellos consideran que es el hallazgo de la “partícula dios”, en el sentido del origen de la materia conocida. Es decir, la detección de la perturbación, en forma de onda o partícula, del campo de Higgs. Todo apunta a que el descubrimiento es verídico.
El nombre de “partícula dios” se lo puso del editor del libro, del mismo nombre, escrito por el profesor Leon Lederman. En realidad, Lederman le llamó la partícula incómoda, por lo difícil que es detectarla. En el leguaje coloquial de Sonora se le llamaría la “partícula calilla”, que describe mejor la idea de Lederman.
FOTOS
1. Julian Felix (de camisa blanca, de camisa morada un fisico del experimento D0) en el corazon del detector D0 -que es uno de los experimentos de Fermilab que todavia busca la Particula Dios-, en la parte izquierda se ve una serie de fotodetectores en la parte derecha el tanque centellador, arriba en la cabezas el tubo que contiene el haz de protones y neutrones para producir la Particula Dios, durante su visita de investigacion cientifica a Fermilab, Chicago, USA, del 8 al 21 de Julio, 2012.
2. Julian Felix en el Wilson Hall, frente al despliegue de informacion de la Particula Dios (Bosson de Higgs) proporcionada por el LHC -Large Hadron Collider del CERN-, durante su visita de investigacion cientifica a Fermilab, Chicago, USA, del 8 al 21 de Julio, 2012.
3. Julian Felix (de camisa blanca) y Gerardo Zavala (de pantalon corto) en el centro de contro del LHC del CERN -del Wilson Hall de Fermilab, que encontro la Particula Dios, durante su visita de investigacion cientifica a Fermilab, Chicago, USA, del 8 al 21 de Julio, 2012.
4. Julian Felix a un costado el "Lederman Science Center" durante su visita de investigacion cientifica a Fermilab, Chicago, USA, del 8 al 21 de Julio, 2012.
