Los entresijos del átomo siguen guardando secretos

Los físicos la llaman ?la partícula de Dios? porque es la pieza que les falta para comprender la estructura de la materia a nivel subatómico. Pero confían en pescarla cuando dentro de poco tiempo se ponga en marcha la máquina más poderosa jamás construida: el LHC.

Ahora, en 2012, parece que por fin podemos afirmar que el bosón de Higgs existe.

Después de hacer dieta, sube usted a la báscula con la esperanza de ver una cifra menor que hace unos meses; quiere perder peso, que es el resultado de multiplicar su masa por la aceleración de la gravedad. ¿Y qué determina la masa? Puede parecer una pregunta bizantina, como aquella discusión medieval sobre el sexo de los ángeles, pero a los físicos teóricos esta cuestión les carcome desde hace medio siglo. Por fin han encontrado una respuesta: existe una partícula, llamada bosón de Higgs, responsable del valor de la masa del universo. Los científicos están tan decididos a cazarlo que se están gastando miles de millones de euros en construir un aparato para dar con él. Jamás se ha invertido tanto dinero para encontrar una única partícula. Pincha aquí y descubre las 5 preguntas y respuestas fundamentales para entender el bosón de Higgs.

Los entresijos del átomo siguen guardando secretos

Pero comencemos por el principio. Todos sabemos que la materia está hecha de moléculas, y las moléculas, de átomos. Estos, a su vez, se organizan como una nube de electrones de una cien millonésima de centímetro que rodea a un núcleo 100.000 veces aún más pequeño. El corazón central es un conglomerado de neutrones y protones cuya masa es miles de veces mayor que la de los electrones. Hasta este punto los físicos saben por qué el átomo es como es, pero se les resiste entender por qué las partículas elementales tienen las masas que tienen. Hay muchas y con enormes diferencias entre ellas; la más pesada, el quark top, es 350.000 veces más masiva que el electrón. El problema es de órdago. Los físicos han desarrollado un modelo teórico que describe las partículas elementales y las interacciones entre ellas... pero exige que la masa de todas sea nula. Estos son los puzles que los teóricos adoran.

Las ideas esenciales están en los campos

En 1964 el británico Peter Higgs propuso una elegante solución a esta discrepancia. Supuso que todo el universo está ocupado por un campo parecido al electromagnético. El concepto de "campo", introducido por el físico inglés Michael Faraday en el siglo XIX, es uno de los más importantes de la física. En el espacio que nos rodea no sólo hay materia. Si pudiéramos sacar de una sala hasta la última mota de polvo y la última molécula de aire, no podríamos decir que allí no queda nada. La prueba palpable es que, si lanzamos una pera, caerá al suelo; hay algo que la hace caer que llamamos ?gravedad?. Dicho más correctamente, hay un campo gravitatorio cuya causa es el planeta que tenemos a nuestros pies. Pero no sólo eso. Si lanzamos en línea recta un electrón y analizamos su trayectoria, notaremos que algo modifica su camino. Ese algo sólo influye en las partículas con carga eléctrica; las neutras ni se enteran. Es el campo electromagnético. Su origen es la suma del magnetismo terrestre, los efectos de las antenas, los televisores, el cableado de la casa, los electrodomésticos, etc. En definitiva, una fuerza no es otra cosa que el efecto de un campo; y la materia posee propiedades -como la masa y la carga- que la hacen sensible a los diferentes campos. La propuesta de Higgs fue revolucionaria: existe un campo que llena el espacio, y cuando las partículas interaccionan con él, adquieren masa.

La idea choca con la intuición. ¿No es la masa una propiedad intrínseca de la materia? Para entenderlo, se suele recurrir a un ejemplo: imagine que se encuentra en una fiesta y entra Jessica Alba. Quienes están junto a la puerta se agrupan en torno a ella. A medida que se mueve por la sala los asistentes más cercanos se ven atraídos por la actriz, que se mueve con más dificultad que si estuviera sola, pues todos intentan acaparar su atención. Este efecto de acúmulo es el mecanismo de Higgs.

Mucho más que un número en la báscula

Así funciona la masa, que determina la resistencia de un cuerpo a cambiar su estado de movimiento, la inercia. Su efecto lo notamos todos los días en el autobús: cuando arranca nos vamos hacia atrás y si da un frenazo nos vemos impelidos hacia adelante. Cuanta más masa tengamos, mayor será esa resistencia y por eso la distancia de frenada de nuestro coche con el maletero lleno es más larga que si vamos de vacío. Como dice el teórico Brian Greene, "las fuerzas que todos ejercemos miles de veces al día para cambiar la velocidad de un objeto luchan contra la fricción del océano de Higgs".

Hay sólo cuatro maneras de relacionarse

La teoría dice que este peculiar campo llena el universo y aporta masa a todas las partículas que se mueven en él. Determinar si realmente existe nos lleva a otra analogía. Si queremos comunicarnos con un amigo podemos hacerlo de cuatro formas: de viva voz, por teléfono móvil, por correo electrónico o por carta. Para cada una de ellas hay un objeto que transporta la información: el aire, las microondas, el cable ADSL y el papel. Con las partículas subatómicas sucede algo parecido. Las relaciones que puede haber entre ellas las llamamos fuerzas. En la naturaleza hay cuatro: la gravedad, la electromagnética y dos fuerzas nucleares; una es la fuerte, que mantiene el núcleo unido, y otra la débil, responsable de la desintegración radiactiva beta.

Pues bien, cada una de esas formas de comunicación lleva asociada una partícula responsable de transportar la información. En el caso de la electromagnética, la partícula es el fotón; para la gravedad es el gravitón; y en la fuerza fuerte, el gluón -del inglés glue, pegamento-. La débil tiene tres partículas portadoras, los bosones W+, W- y Zº. Así, en nuestra sala vacía, el campo gravitatorio hace que la pera y la Tierra intercambien

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