Si ya han descubierto el bosón de Higgs, ¿para qué sirve ahora el CERN de Ginebra?

El físico Alberto Casas, empleado en el Instituto de Física Teórica del CSIC, ha tenido que acudir en muchas ocasiones al CERN suizo a lo largo de los últimos años. El centro que cobija al Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha sido testigo de los principales descubrimientos en física de partículas del siglo XXI, el primero de ellos, el del Bosón de Higgs, la elusiva partícula perseguida durante décadas que fue anunciada al mundo en julio de 2012.

Casas revisa ahora en 'El LHC en la frontera de la física. El camino a la teoría del todo' (Editorial CSIC / Libros de la Catarata) éste y otros grandes acontecimientos que han cambiado nuestra percepción sobre la materia y el universo.

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Si el camino hasta encontrar el Higgs fue largo y tortuoso, al menos tenía un objetivo claro. Sin embargo, desde entonces los objetivos científicos del CERN parecen más difusos: ¿Buscan la supersimetría, quizá la materia oscura o están creando mini-agujeros negros o nuevas partículas? Son preguntas a las que Fabiola Gianotti, primera mujer Directora General del CERN, tiene que enfrentarse continuamente, pero también el resto de los más de 15.000 científicos (2.500 en plantilla y otros 12.000, procedentes de 110 países, que, como Casas, van y vienen para participar en los experimentos) habituales en las afueras de Ginebra.

Pregunta: El descubrimiento del Higgs en 2012 supuso, sin duda, un alivio, pero al mismo tiempo ahora preguntamos constantemente a los físicos del CERN: ¿Y ahora qué? ¿Qué es lo próximo, qué pasa con la supersimetría? Me preguntaba si vivían ustedes mejor antes de hallarlo.

El descubrimiento del bosón de Higgs es sin duda el hito más importante de la física de partículas en muchas décadas, hasta el punto de que por sí solo justifica el proyecto LHC. De hecho, el descubrimiento no se limita a haber producido y detectado la partícula sino al estudio de sus propiedades, una tareas prioritarias que ocupa a los físicos del LHC.

Sin embargo, es cierto que el "programa máximo" de descubrimientos del LHC es descubrir nueva física más allá del Modelo Estándar. Las indicaciones para creer que existe esa nueva física son abrumadoras y siguen intactas. Lo que no está tan claro, ni nunca lo estuvo, es que la potencia del LHC sea suficiente para ponerla de manifiesto. Esto es consustancial a la investigación y la exploración. El LHC está estudiando la naturaleza en un régimen de energía en la que nunca antes la habíamos visto y no sabemos cómo se comporta en ese régimen, por eso hay que investigar. Si se descubre esa nueva física, supersimetría o lo que haya decidido la naturaleza, supondrá un descubrimiento aún más trascendental que el del boson de Higgs; pero hay que tener paciencia y, en cierto modo, un poco de suerte.

Si se descubre esa nueva física, supondrá un descubrimiento aún más trascendental que el del boson de Higgs

Finalmente, el descubrimiento del bosón de Higgs fue un momento emocionante, en el que la naturaleza dio la razón a lo que había especulado el cerebro humano. Pero en ciencia, hay que estar dispuestos a que en cualquier momento la naturaleza (o sea, el experimento) te pueda quitar la razón. En cierto modo, esa experiencia puede ser aún más emocionante; pero de todas formas aún es pronto para saber si encontraremos nueva física en el LHC y de qué tipo.

P: Aún quedan muchas preguntas por resolver del Higgs. ¿Es la partícula predicha por el Modelo Estándar o va más allá? ¿Qué se sabe actualmente?

Hasta ahora todas las propiedades observadas del Higgs son consistentes con lo predicho por la teoría, y esto supone algunos aspectos extraordinariamente peculiares, por ejemplo que Higgs interactúe con todas las partículas con una fuerza proporcional a la masa de estas. Por cierto, el descubrimiento de estas nuevas fuerzas, tan fundamentales como la fuerza eléctrica, es por sí solo un hito de inmenso calado. Sin embargo, las incertidumbres de las medidas aún son importantes, por lo que es esencial seguir tomando datos y disminuyendo "las barras de error". Cualquier desviación en estas propiedades respecto a las predicciones teóricas sería una señal genuina de nueva física, y de ahí su enorme importancia.

Por otro lado, hay algunas propiedades del Higgs que sería clave poner a prueba, y es difícil hacerlo con el LHC; concretamente la interacción consigo mismo, que está relacionada con la llamada ruptura de la simetría electrodébil: un mecanismo que está en el corazón del Modelo Estándar de la física de partículas y que no comprendemos bien.

P: Cambiando de tercio, me interesa mucho la infructuosa búsqueda de la materia oscura y que cada vez haya más voces que cuestionen su mera existencia. ¿En qué parte del debate se sitúa usted?

Sin duda, entre los que creen que la materia oscura está ahí. Las pruebas de su existencia son verdaderamente aplastantes. Sinceramente, no conozco ningún modelo que sea capaz de negar la existencia de la materia oscura y, a la vez, reproducir la inmensa variedad de fenómenos que no se entienden sin su presencia.

Sin duda, estoy entre los que creen que la materia oscura está ahí

Otra cosa distinta es cuál es su naturaleza. Aquí hay muchos modelos, en los que la masa de las partículas de materia oscura (y su interacción con la materia ordinaria) puede variar en muchos órdenes de magnitud. En realidad, solo hemos explorado una pequeña parte de esas posibilidades. Es cierto que un tipo de candidatos a materia oscura, los llamados WIMPs, están siendo puestos "a presión" por los experimentos de detección directa, pero incluso los WIMPs siguen siendo perfectamente viables como materia oscura.

La materia oscura es quizá la señal directa más importante que tenemos de nueva física, y sin duda su exploración, tanto teórica como experimental, seguirá siendo una área prioritaria de la física fundamental en los próximos años o décadas.

P: Hablando de 'la teoría del todo', ¿qué le pareció la película? ¿Hay alguna película mejor sobre físicos y física que nos recomendaría?

La película me gustó. Creo que da una imagen muy correcta de la figura de Stephen Hawking y la interpretación del personaje era realmente asombrosa. Otra película reciente con la que disfruté mucho es 'Interstellar', tanto por la historia del padre y la hija como por la física que subyace toda la aventura.

En un nivel muy distinto, también me gusta la serie 'The Big Bang Theory'. Es muy divertida y, aunque los físicos no somos tan divertidos ni glamourosos, lo cierto es que capta algunas de nuestras obsesiones

P: ¿Qué opina del futuro LHC, se encuentran con limitaciones actualmente como físicos debido al tamaño/capacidad actual de las instalaciones?

El LHC está funcionando extraordinariamente bien, de hecho muy por encima del rendimiento esperado, y esto es mérito de los físicos experimentales implicados en el proyecto. Creo que el LHC va a seguir siendo el experimento más importante de física de partículas en los próximos quince años.

Por otro lado, existen proyectos, aún no aprobados, de construir un acelerador de aún mayor potencia que el LHC. Sería un anillo de 100 km de perímetro situado cerca del LHC o tal vez en China, y en el que los protones chocarían con energías de 100 TeV (en comparación con los 14 TeV del LHC). El objetivo es explorar regiones de energías inaccesibles para el LHC y donde podría encontrarse la nueva física; o profundizar en las características de esta si es descubierta antes por el LHC.