El descubrimiento científico más pesado

Por Verenise Sánchez

Ciudad de México. 20 de junio de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- Por primera vez, científicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) descubrieron la interacción directa de la partícula subatómica más masiva con el campo energético que da masa a los bloques con los que se construye el universo.

Se trata de la interacción del quark top (o quark cima) con el bosón de Higgs, el cual fue observado por separado en los experimentos ATLAS (Aparato Toroidal) y CMS (Solenoide Compacto de Muones), ambos del LHC, ubicado en la frontera francosuiza.

Esto constituye un logro histórico en la exploración del llamado mecanismo de Higgs —campo energético sin el cual no existiría ninguna partícula que a su vez conforma los átomos que constituyen todo lo que nos rodea, salvo los fotones— y la interacción de partículas del modelo estándar con el bosón de Higgs.

En este hallazgo reportado recientemente en el artículo científico Observation of t¯tH Production, publicado en la prestigiosa revista Physical Review Letters (PRL), participan cientos de científicos de todo el mundo, entre ellos 14 investigadores y siete estudiantes mexicanos, adscritos a cinco instituciones nacionales.

Heriberto Castilla Valdez, profesor e investigador del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) y quien participó en este descubrimiento, así como en el hallazgo del bosón de Higgs en 2012 y del quark top en 1995, explicó que la comprensión del origen de la masa de las partículas subatómicas fundamentales —es decir, que no está compuesta a su vez por otras partículas— está incompleta.

Recordó que en 1964, el físico británico Peter Higgs y el físico belga François Englert desarrollaron teorías que conducen a lo que actualmente se conoce como campo de Higgs, que es un campo energético que permea el universo y que da su masa a las partículas subatómicas fundamentales, sin este campo, las partículas no tendrían masa.

La masa está relacionada en cierto punto con el peso y la facilidad o dificultad de moverse. En este sentido, el campo de Higgs sería como el medio a través del cual las partículas se trasladan.

En este campo se podría ver que a las partículas más pesadas, porque interactúan más con el campo, les costaría más trabajo desplazarse. En cambio a las ligeras, las que interactúan menos, podrían moverse más rápido.

En 2012, con el descubrimiento del bosón de Higgs, conocido popularmente como la “partícula de Dios”, se confirmó también la existencia del campo de Higgs. Lo que ahora se observó por primera vez es justo esa interacción entre este bosón con la partícula más pesada.

Imagen del experimento CMS, foto tomada del sitio web del CERN.“La teoría dice que el bosón de Higgs se acopla con todas las partículas elementales: a los bosones de norma, Z, W y fotón, y también con los leptones y quarks. Sin embargo, hasta ahora no se había observado al bosón de Higgs asociarse o interactuar con ningún leptón o quark. Esta es la primera vez que se observa y demuestra que el Higgs se acopla a un quark, en este caso al quark top”.

Resaltó que todo lo que sabemos hasta ahora del bosón de Higgs concuerda con las predicciones del modelo estándar, que es la teoría que hasta ahora mejor explica el mundo subatómico.

No obstante, “las propiedades del bosón de Higgs están llenas de preguntas y misterios que en los próximos, quizás 15 o 20 años, se podrían desentrañar”, subrayó el experto en física de partículas.

México, en los hallazgos más pesados

El también miembro nivel III del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) resaltó la participación del equipo de científicos y estudiantes mexicanos, entre un grupo altamente competitivo integrado por cientos de científicos de todo el mundo.

“El grupo mexicano en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) ha contribuido de manera extraordinaria al sistema de muones y a la operación del sistema de trazas y muones, los cuales son subdetectores esenciales para la observación y reconstrucción del Higgs y los quarks top”.

Además de tener presencia en este descubrimiento, México ha tenido participación tanto en el hallazgo del bosón de Higgs, en 2012, como en el quark top realizado en 1995 en Fermilab, en Estados Unidos. Justo uno de los mexicanos que han estado en estos tres acontecimientos importantes ha sido Castilla Valdez.

“Para mí, estar en estos tres eventos representa un gran logro. Entiendo que los avances de la ciencia y en particular del área de física de partículas es gradual y se espera que los grandes hallazgos tomen tiempo, pero cuando llegan es increíble y no es fácil dimensionar”, puntualizó.

Heriberto Castilla Valdez.