el bosón de Higgs tiene una masa de 125.3 gigaelectrónvoltios (GeV), unas 130 veces la masa del protón, con un valor de 4.9 sigma

Guía del "bosón" para no iniciados

El de Higgs era la última partícula del Modelo Estándar de Física aún por descubrir

El Modelo Estándar de la Física de Partículas es un conjunto de reglas matemáticas que describe cómo las partículas conocidas en el universo interactúan entre sí.


- ¿Qué es el bosón de Higgs? Es un tipo de partícula elemental que se cree tiene un papel fundamental en el mecanismo por el que se origina la masa en el Universo. La confirmación o refutación de su existencia es uno de los objetivos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).


- ¿Por qué es tan importante? Porque es la única partícula predicha por el Modelo Estándar de Física de Partículas que aún no ha sido descubierta. El Modelo Estándar describe perfectamente las partículas elementales y sus interacciones, pero queda una parte importante por confirmar, precisamente la que da respuesta al origen de la masa. Sin masa, el Universo sería un lugar muy diferente.


- ¿Qué es un ´bosón´? Las partículas subatómicas se dividen en dos tipos: fermiones y bosones. Los fermiones son partículas que componen la materia, y los bosones portan las fuerzas o interacciones.
- ¿Cómo se puede detectar? El LHC es la culminación de una "escalada energética" dirigida a descubrir el bosón de Higgs en los aceleradores de partículas. Cuando alcance su máxima potencia en 2014, el LHC colisionará protones a una energía cercana a 14 teraelectronvoltios (TeV). Actualmente funciona a algo más de la mitad, 8 TeV. Si existe, la partícula de Higgs se producirá en el LHC.


- ¿Cómo se confirmará que es? Para estar seguros de que una observación corresponde a un bosón de Higgs y no a otra partícula será necesario estudiar en detalle las propiedades de la partícula. En Física de Partículas, la observación se define en términos de desviaciones estándar o ´sigmas´, que indican la probabilidad de que un resultado experimental se deba a la casualidad en vez de ser un efecto real.


- Si se descubre... Sería el comienzo de una nueva fase en la Física de Partículas. Marcaría el camino en la investigación de otros muchos fenómenos físicos como la naturaleza de la materia oscura, un tipo de materia que compone el 23% del Universo pero cuyas propiedades son completamente desconocidas.

El Bosón de Higgs, el mayor descubrimiento en un siglo

El hallazgo de la última pieza que explica las fuerzas del Universo fue confirmado por la comunidad científica mundial

Jueves 05 de julio de 2012 Arturo Barba | El Universal13:43

Científicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés) confirmaron el descubrimiento del Bosón de Higgs, partícula subatómica conocida popularmente como la "partícula de Dios", esquivo componente que hace que todos los objetos del Universo tengan masa.

Este hallazgo científico, considerado el más importante del mundo en los últimos 100 años, fue anunciado por Joe Incandela, portavoz del detector Solenoide Compacto de Muones (CMS) del LHC, que desde hace años busca esta pequeña partícula subatómica, última pieza faltante del Modelo Estándar de la física, que explica todas las fuerzas del Universo.

"Si bien es un resultado preliminar, es muy fuerte y muy sólido", afirmó Incandela durante la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (ICHEP 2012) que se celebra en Melbourne, Australia, donde se expusieron los resultados obtenidos por los experimentos CMS y ATLAS del LHC.

En un comunicado del CERN, se señala que con un nivel de confianza de 95% se puede decir que el bosón de Higgs tiene una masa de 125.3 gigaelectrónvoltios (GeV), unas 130 veces la masa del protón, con un valor de 4.9 sigma, cifra que indica una elevada certeza de que el resultado es confiable, ya que oficialmente un descubrimiento debe tener un valor de 5 sigma.

"Hemos franqueado una nueva etapa en nuestra compresión de la naturaleza", señala Rolf Heur, director del CERN. "El descubrimiento abre la vía a estudios más reposados que exigen más estadísticas y que establecerán las propiedades de la nueva partícula", asegura.

Desde fines del año pasado, científicos del CERN ya habían anunciado que tenían indicios de la existencia del bosón de Higgs, pero los datos obtenidos por los detectores CMS y ATLAS del CERN durante 2011 y 2012, así como del Tevatron del Laboratorio Nacional Estadounidense Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory), durante 10 años, complementaron la información suficiente para anunciar el hallazgo.

Con un "gracias, naturaleza", Fabiola Gianotti, directora del detector ATLAS, informó que encontraron una nueva partícula con masa 126.5 gigaelectronvoltios, con 5 sigma, lo que significa un descubrimiento. Pero que aún se necesita más tiempo para publicar los resultados.

Los físicos realizaron sus experimentos en el LHC y Fermilab, que son grandes laboratorios subterráneos con túneles en forma de anillo y con grandes colisionadores, en cuyo interior se impactan pequeñas partículas subatómicas aceleradas casi a la velocidad de la luz -en este caso, protones-, que al desintegrarse pueden observase y analizarse sus componentes más pequeños tanto de materia como de energía.

Raros ejemplos que explican el bosón de Higgs

Científicos y periodistas apelaron a curiosas comparaciones para contar de qué se trata la "partícula de Dios", el descubrimiento que sacude a la ciencia 

Crédito foto: CERN

 

En su blog alojado en la revista Slate, Bryan Lowder recogió algunas de las más raras comparaciones que se han utilizado para describir este fenómeno, que -de confirmarse- promete guiar a la humanidad para que responda sus enigmas más herméticos.

 

El bosón de Higgs no es algo con lo que la gente de a pie esté familiarizada. Y si explicar la importancia de su hallazgo suena difícil, precisar cómo luce es todo un desafío. Por eso no son de extrañar las analogías que surgieron.

 

La viscosidad es el tema favorito. Las explicaciones más populares son aquellas que han graficado el desarrollo por el cual las partículas adquieren su masa. Así, hubo quienes usaron imágenes de un algodón de azúcar, de la melaza e incluso de leche en mal estado.

 

Otras aproximaciones involucraron a figuras mundialmente conocidas. Peter Higgs, el hombre que le dio nombre a esta partícula, dijo que su preferida es la que brindó su amigo David Miller.

 

Según este físico, el proceso puede compararse con la ex primera ministra británica Margaret Thatcher moviéndose por una habitación repleta, ganando masa mientras todos se congregan a su alrededor.

 

Similar idea eligió Burton DeWilde, doctor en Física y amigo del autor del artículo. Su imagen es particularmente didáctica. 

 

DeWilde observa: "Imagine una habitación llena de físicos. De pronto, Albert Einstein entra e intenta atravesar el lugar. Pero comienza a ser rodeado por los presentes hasta aumentar su masa. Ahora imagine que yo entro al lugar y, como un estudiante de bajo grado, no tengo problemas en caminar sin que mi masa se incremente. Ahora imagine que se corre un rumor entre los físicos que causa que todos se reúnan excitados en algún punto".

 

DeWilde explica que en esa imagen el lugar lleno de físicos representa el campo de Higgs; Einstein una partícula con mucha masa; él una con poca masa, y lo que ocurre con el campo cuando se excita es precisamente el funcionamiento del bosón.

 

El profesor Matt Strassler ofreció una analogía que evidencia la poca utilidad que tiene buscar una imagen para este fenómeno: el aire. Según él, intentar explicarlo es como enseñarle a un niño qué es el aire o a un pez qué es el agua. Sólo que estos en algún momento pueden ser conscientes de esos elementos, mientras que -dijo- el humano no lo será en el caso de la "partícula de Dios".

Siete preguntas sobre el bosón de Higgs, la ‘partícula de Dios’

Bosón de Higgs

Así luce la representación del bosón de Higgs. Foto: CERN (vía Wikimedia Commons).

El miércoles, los dos equipos científicos que trabajan en el colisionador de hadrones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por su sigla en francés) anunciaron que obtuvieron resultados consistentes con la aparición del bosón de Higgs. Aunque los expertos fueron cautos a la hora de confirmar que se tratara realmente del huidizo bosón, para otros miembros de la comunidad científica ya se puede decir que la evidencia es concluyente. ENTER.CO responde las preguntas más comunes sobre este hito científico.

¿Qué es una partícula subatómica?

Una partícula cuyo tamaño es más pequeño que un átomo. La física de partículas estudia su comportamiento. Como no hay instrumentos que nos permitan verlas, se estudian rastreando su energía. Los físicos postulan el Modelo Estándar, una teoría que distingue 12 partículas de este tipo en el universo. La única de las 12 partículas cuya existencia no se ha confirmado es el bosón de Higgs.

¿Qué es un bosón?

La física de particulas distingue dos tipos de partículas: bosones y fermiones. Mientras los bosones tienen un número de espín entero, los fermiones tienen un número de espín semientero (1/2, 1/3). El número de espín es una medida del movimiento angular de las partículas subatómicas, que sirve para explicar parte de su comportamiento.

¿Qué es el bosón de Higgs?

El bosón de Higgs es la partícula subatómica que conforma el llamado ‘campo de Higgs’. Cuando interactua con otras partículas hace que estas tengan masa. Su existencia explica porqué algunas partículas tienen esa propiedad, como los quarks, y otras no la tienen, como los fotones.

¿Por qué lo llaman ‘la partícula de Dios’?

Al bosón lo comenzaron a llamar así tras la publicación del libro ‘La partícula divina: si el universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?’, del premio Nobel de Física Leon Lederman. Su importancia consiste en que explica por qué, tras el big bang, las partículas subatómicas pudieron adquirir masa y luego darle forma al Universo.

¿Cómo lo descubrieron?

Desde hace décadas, los físicos estaban intentando descubrirlo por medio de aceleradores de partículas. Lo que estos aparatos hacen es colisionar partículas subatómicas para hacer aparecer otras partículas. El bosón de Higgs fue descubierto cuando se hicieron chocar protones en el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, un acelerador de partículas ubicado en un túnel circular de 27 kilómetros que está bajo tierra entre Francia y Suiza.

¿Por qué es tan difícil de encontrar?

Porque requiere una enorme cantidad de energía para conformarse. Antes del CERN, otros aceleradores lo habían buscado sin éxito. El del CERN es el más poderoso acelerador jamás construido, y es el primero que llega a los niveles de energía necesarios para que el bosón aparezca. Además, la teoría indica que desaparece microsegundos después de lo que se genera, por lo que se requieren mediciones muy precisas.

¿Por qué es tan importante el descubrimiento?

Porque confirma el Modelo Estándar y, al mismo tiempo, genera nuevas preguntas. Lo primero implica que la teoría va por buen camino a la hora de explicar las partículas subatómicas; mientras que lo segundo les da campo a los científicos para seguir investigando. Resulta que los datos tienen ligeras diferencias a los previstos por el modelo, un rompecabezas que los investigadores tendrán que explicar.

¿Qué consecuencias tiene el descubrimiento?

En el mundo ‘real’, ninguna. Los científicos desestimaron que el acelerador del CERN tenga consecuencias catastróficas, como la creación de un agujero negro al interior de la tierra o de materia oscura que acabe con la materia de nuestro planeta. Sin embargo, un efecto secundario del trabajo del CERN es la World Wide Web, que fue creada por el centro para intercambiar los resultados de investigación y ahora está al servicio de todos nosotros

El bosón de Higgs, un 
éxito no sólo para la física

Credito:

Manuel Lino / Enviado El Economista

Lindau, Ale. Aún no están seguros de que se haya descubierto en realidad el bosón de Higgs, la partícula subatómica que confiere masa a otras partículas y que ha sido llamado “la partícula de Dios” (aunque los físicos odian la expresión).

Lo que sí se sabe -y que el CERN (la Organización Europea de Investigación Nuclear) anunció ayer en la mañana desde su cede en Ginebra y en Melbourne, Australia, en la inauguración Congreso Internacional de Física de Altas Energías- es que los experimentos ATLAS y CMS del Gran Acelerador de Hadrones (LHC) encontraron algo en la región de energía en la que buscaba al Higgs (125-126 GeV) con una certeza de 5 sigma, lo que casi no deja lugar a que no sea cierto.

En Lindau, Alemania, donde se lleva a cabo la 62 Reunión de Laureados con el Nobel, tres de los premiados se reunieron con la prensa internacional para comentar el hallazgo con la prensa: David J. Gross, premiado en el 2003 por el descubrimiento teórico de la fuerza nuclear fuerte; Carlo Rubbia, que fue quien encontró en el propio CERN las partículas W y Z, y Martinus J. G. Veltman, quien desarrolló el sistema matemático que permitió la predicción de partículas subatómicas.

Rubbia, quien participa en la búsqueda del Higgs en el CERN, pidió, de entrada: “No se olviden que se trata de resultados preliminares”, y recordó que aún hacían falta unos tres meses para completar las medidas.

Si son resultados preliminares, ¿no es muy pronto para anunciarlo en conferencia de prensa?

No -dijo Gross- creo que la conferencia en Melbourne mostró la cantidad exacta de la inmensa emoción que nos da haber encontrado una señal clara donde estábamos buscando al Higgs.

Si realmente encontraron al Higgs, completa el modelo estándar de la física de partículas, ¿es esto el fin de una era o el principio de otra? Es los dos: principio y final -dijo Gross-, como es usual en física. Pero es un final que estábamos esperando desde hace 30 años. Es una de las principales razones para haber construido el LHC después de que el Tevatrón no pudiera encontrarlo. Es el inicio de la exploración de la Física más allá del modelo estándar.

Y hay más cosas que ver además de la masa del objeto. Nos falta todavía mucho trabajo.

Hay que mencionar -dijo Rubbia- que dos experimentos diferentes e independientes llegaron al mismo resultado. Estamos de verdad frente a un hito en la Física. Ya la naturaleza decidirá por dónde hay seguir y qué experimentos hacer.

Doctor Veltman, usted no parece tan emocionado como sus colegas.

V. Para mí es un momento anticlimático, como tardaban tanto en encontrar el Higgs, decidí seguir adelante sin él.

Y podía hacerse. La matemática puede funcionar sin el Higgs.

Ya que el LHC tuvo tanto éxito, ¿qué sigue en materia de este tipo de aparatos?

G. Sería buenísimo tener un colisionador lineal de electrones y positrones, pero no habrá uno hasta dentro de 10 o 20 años. Como ya dijimos, falta mucho por hacer en el LHC, es un programa a 20 años.

¿Para cuándo esperan el Nobel?

G. Ya lo tenemos.

R. En ciertas ocasiones se da al año siguiente del descubrimiento, pero a veces tarda mucho más, como en caso del decaimiento del Neutrino, que se dio 40 años después del descubrimiento. La pregunta no es cuándo. Tenemos 400 personas trabajando en cada uno de los dos experimentos que llegaron al resultado, de acuerdo con las reglas del Nobel va a ser muy complicado ver a quién se lo dan.

Pero, si hubiera que dárselo a una o dos personas...

G. Olvídense del Nobel. No se trata de premios, sino de lo que se descubrió y lo que falta. A esta partícula todavía hay que medirle el spin, verificar su tiempo de decaimiento y otras cosas. Hasta ahora, lo único que sabemos es la masa.

¿Podrían explicar en qué consiste que se trate de una “partícula elemental fundamental”?

G. De las partículas elementales sólo algunas son fundamentales, los fermiones, quarks, leptones, fotones, los gravitones, que no se han encontrado. Por cierto, éste sería el primer bosón escalar y no vectorial (es decir, sin movimiento).

R. La elementaridad hay que verificarla experimentalmente, y no hay que olvidar que con la superconductividad se encontró una particular escalar y luego se vio que en realidad eran dos protones. No sabemos si éste es el caso del Higgs.

Ya lo llamó Higgs.

R. Bueno, (risas) supongo que no puedes culparme por ello.

G. Sobre lo mucho que falta, hay que decir que el Higgs le da masa a los leptones pero no al protón, es decir que la dificultad que puedan experimentar en la mañana al levantarse no se le puede achacar.

V. Sí, la gravitación sigue siendo un misterio.

Parece que sólo faltan detalles 
y no grandes preguntas, ¿necesitan 
encontrar algo más interesante?

G. Quedan muchas preguntas muy interesantes en éste y en otros campos, la materia oscura, los neutrinos... Hay mucho que los jóvenes físicos pueden descubrir y de la mayor parte no tenemos idea. Creo que de este resultado hay que destacar que es la primera manifestación, y en la forma de enorme éxito, de algo en lo que la comunidad puso tanto dinero y sangre... Bueno, tal vez sangre no, pero sin duda, sudor.

R. Es muy importante: en estos proyectos trabajan cientos de personas de todo el mundo, creo que es un magnífica prueba de que podemos trabajar juntos y llegar a grandes éxitos.

El LHC

Tras el refinamiento y procesamiento de los datos de esta nueva partícula, que aún no se sabe si es el bosón de Higgs pero se le parece mucho, el LHC se apagará por dos años para darle mantenimiento, tras lo cual seguirá funcionando otros dos o tres años, antes de apagarse otra vez. Apenas lleva tres años de su programa de 20.

Ciencia

Diez misterios de la ciencia sin resolver

El descubrimiento del Bosón de Higgs provoca que se generen nuevas cuestiones científicas

Día 05/07/2012 - 17.58h
Diez misterios de la ciencia sin resolver
AFP
Colisión entre protones en un experimento del CERN

El Bosón de Higgs ha dejado, desde ayer, de pertenecer a la larga lista de misterios sin resolver a la que se enfrentan cada día los científicos de todas las disciplinas. Por supuesto, y por mucho que se trate del "hallazgo del siglo", el Bosón no resolverá todas las preguntas. Al contrario, como suele suceder en Ciencia, generará un buen número de nuevas cuestiones. Hoy es un día de celebraciones, es cierto, pero conviene no olvidar lo mucho, lo muchísimo que aún no sabemos. La siguiente lista es solo un botón de muestra. Hay muchas más cuestiones abiertas, aunque esta selección intenta resumir las más importantes de los más variados campos de la ciencia.

1. ¿De qué está hecha la realidad?

Tras el hallazgo del Bosón de Higgs, el Modelo Estandar puede considerarse completo. Y si bien es cierto que esta teoría nos muestra una instantánea increíblemente precisa de la materia y de

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AGENCIAS
Hay partes en el universo que no vemos

las fuerzas que la gobiernan, no debemos olvidar que sólo se refiere a la materia "visible" del Universo. Esto es, a la que forma los billones de galaxias, estrellas y planetas que podemos ver. Sin embargo, desde hace ya un par de décadas sabemos que toda esa "materia ordinaria", de la que todos nosotros estamos hechos, sólo da cuenta de un 4% de la masa total del Universo. Lo cual quiere decir que desconocemos la inmensa mayor parte de él. El restante 96%, en efecto, está formado por materia oscura (23%) y energía oscura (73%), dos conceptos aún misteriosos y de los que se sabe bien poco. Y que el Bosón de Higgs podría no aclarar.

2. Efecto placebo

El cuerpo humano y su funcionamiento también resultan en una buena parte desconocidos. Imaginemos, por ejemplo, que pasamos

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flickr-juan espino
El azucarproduce efecto placebo

varios días produciendo dolor a un paciente de forma artificial. Y que al mismo tiempo controlamos ese dolor suministrándole morfina.Y que hacemos lo mismo durante todos los días que dura nuestro experimento, excepto en el último. Ese día, en lugar de la morfina habitual, daremos al paciente agua con azucar. Y aquí es donde se produce la sorpresa: el agua le produce el mismo efecto que la droga. ¿Cómo puede el cuerpo humano obrar tal milagro? Por ahora, la respuesta sigue siendo desconocida.

3. Vacíos cósmicos

Cuendo miramos al cielo, ya sea con los ojos desnudos o con el más potente de los telescopios, vemos ahí arriba millones de estrellas y de galaxias que parecen, pero solo parecen, distribuirse uniformemente por el espacio. Sin embargo, a gran escala las cosas no funcionan así. La materia, la que se agrupa en estrellas y galaxias, tiende a concentrarse en determinados puntos, en detrimento de otros. Podríamos decir que la materia forma largos filamentos alrededor de grandes espacios va.... Pero algunos de de esos vacíos han desconcertado por completo a los científicos. Se trata de un inmenso espacio de mil millones de años luz de diámetro, el mayor jamas encontrado en todo el Universo, y para el cual los Cosmólogos no han encontrado respuesta. En su interior no hay estrellas, ni galaxias, ni planetas, ni siquiere el más leve signo de radiación...En otras palabras, allí no hay nada. Como un inmenso desierto cósmico, simplemente está ahí, desafiando con su sola presencia todos nuestros conocimientos. ¿Podría ser un agujero negro supergigante, con la masa de cientos de millones de galaxias? ¿O quizá la primera prueba de la existencia de un universo paralelo? Por ahora no lo sabemos...

4. La señal Wow

Y hablando de misterios, ahí va uno que sigue dando mucho que hablar. Desde hace muchos años, los astrónomos intentan captar señales de radio procedentes del espacio, con la esperanza de captar alguna transmisión realizada por hipotéticas civilizaciones extraterrestres. Hasta ahora, sin embargo, no ha habido suerte, aunque en alguna ocasión sí que podría haberla habido. ¿O no? Es el caso de la famosa señal «Wow», cuyo origen sigue siendo motivo de controversia.

La señal tuvo una duración de 37 segundos, y venía del espacio

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FLICKR TULA_TULIPA
Nos preguntamos si hay vida en otros planetas

exterior. El 15 de agosto de 1977 el astrónomo Jerry Ehman, de la Universidad de Ohio State (EEUU), recibió una señal del radiotelescopio de Delaware. Al ver la transcripcción de la señal, Ehman escribió al lado la palabra 'wow1'. 35 años después, nadie ha conseguido dar una explicación sobre el origen de dicha señal.

La radiación procedía de la dirección de Sagitario, y de un ámbito de frecuencias de unos 1420 megahertzios. Estas frecuencias forman parte del espectro de radio en el que todo tipo de transmisión está prohibida, por un acuerdo internacional. Lo que descarta la posibilidad de una procedencia "terrestre". La estrella más cercana en esa dirección está a unos 220 años luz, así que si la señal venía de allí, la tuvo que causar un acontecimiento astronómico de enorme potencia, que no ha sido posible detectar hasta ahora. ¿O quizá fue realmente una civilización alienígena con un transmisor de gran potencia?

5. ¿Hay vida ahí fuera?

A pesar de que somos capaces de mirar cada vez más lejos, sólo hay un lugar en el que podemos decir que existe la vida: la Tierra. Si hay vida fuera de ella, es algo que aún no sabemos. Decenas de misiones de exploración espacial "peinan" desde hace décadas todos los planetas del Sistema Solar en busca de agua, que consideramos esencial para que haya vida, y de algún rastro, aunque sea remoto, que nos permita decir que no estamos solos en el Universo.

Planetas como Marte y lunas como Europa, Titán o Encelado son,

Diez misterios de la ciencia sin resolver
Agencia espacial europea
Poco a poco vamos conociendo más cosas de Marte

por ahora, nuestros mejores candidatos. Pero la búsqueda va más allá. En 1995 se descubrió el primer planeta extrasolar, y desde ese mismo momento se ha desatado una auténtica "fiebre exploratoria" que nos ha llevado, apenas 17 años después, a manejar una lista de más de 800 exoplanetas confirmados. Y lo que es más, un buen número de ellos con alguna característica en común con la Tierra. El objetivo, de vuevo, es encontrar signos de vida ahí fuera. Algo que hasta ahora no hemos conseguido.

6. ¿Cómo surgió la vida?

Lo cual nos lleva directamente al siguiente misterio: el del origen de la vida misma. ¿Surgió la vida aquí, en nuestro planeta, o vino de fuera? Sigue siendo uno de los mayores enigmas de la Ciencia. Existen hipótesis opuestas que sostienen ambas posibilidades. Para unos, las condiciones necesarias para que se produzca la vida (por lo menos tal y como la conocemos) son tantas y tan complejas que resulta un auténtico milagro que hayan sucedido aunque sea solo una vez. Por alguna razón, esas innumerables condiciones se dieron en la Tierra en un momento dado y como resultado surgió la vida, un fenómeno muy difícilmente repetible.

Sin embargo, muchos de los "ladrillos" de la vida, en forma de aminoácidos, han sido encontrados en cometas procedentes de los confines de nuestro Sistema Solar. Lo cual hace pensar en la posibilidad de que, de algun modo, los cometas sean los responsable de "sembrar" esas "semillas de la ..., que arraigarían solo donde se den las condiciones necesarias.

Esas mismas moléculas también se han descubierto fuera del Sistema Solar, en lejanas estrellas e incluso fuera de nuestra propia galaxia. Podría la vida ser algo muy común en el Universo o es, como dicen algunos, una excepción? La respuesta está aún por llegar. Hasta ahora, y a pesar de nuestros esfuerzos, apenas si hemos conseguido analizar una mínima parte de lo que hay "ahí fuera".

7. El «Acantilado de Kuiper»

También en nuestro vecindaria espacial hay misterios sin resolver, Si viajamos a los confines del Sistema Solar, más allá de Plutón, podremos ver algo muy extraño. De repente, y después de cruzar el cinturón de Kuiper, una región llena de cuerpos helados y de la que proceden muchos cometas, nos encontraremos con... nada. Los científicos llaman a este borde el Acantilado de Kuiper, y nadie tiene ni idea de por qué está ahí. Una explicación plausible sería la presencia de un décimo planeta en el Sistema Solar, que "limpiara" los alrededores con su fuerza gravitatoria. Un planeta, además, gigante, incluso mayor que Júpiter. Solo que nada parecido ha logrado ser detectado hasta ahora...

8. ¿Cuál es la base biológica de la conciencia?

En contraste con lo que declaró René Descartes en el siglo XVII respecto a que la mente y el cuerpo son entidades totalmente separadas, un nuevo punto de vista es que todo lo que sucede en la mente se deriva de procesos en el cerebro. Pero los científicos apenas si están comenzando a desentrañar estos procesos. ¿Puede explicarse todo a base de un puñado de reacciones químicas o eléctricas? ¿O hay algo más? ¿Es el alma un simple (o no tan simple) reflejo de nuestra actividad cerebral o existe realmente como entidad independiente de nuestro físico?

Algunos apuntan que cualquiera de nuestras capacidades, incluida la conciencia de nosotros mismos, puede explicarse por medio de una actividad cerebral concreta. Otros, sin embargo, no están de acuerdo. En esta cuestión, apuntan algunos, podría incluso intervenir la Física Cuántica, ya que las partículas subatómicas de las que todos estamos hechos son capaces de violar todas las leyes físicas que nos son familiares.

9. ¿Por qué tienen los humanos tan pocos genes?

Para gran sorpresa de los biólogos, una vez que se descubrió la secuencia del genoma humano a fines de la década de 1990, fue evidente que tenemos solamente alrededor de 25,000 genes - aproximadamente la misma cantidad que la planta Arabidopsis, y no los más de 100.000 que se creía. Los detalles sobre la manera en que esos genes están regulados y cómo se

Diez misterios de la ciencia sin resolver
FLICKR MICAHB37
El ADN recopila toda la información genética

expresan es una pregunta central en la biología. Sin embargo, la perplejidad inicial de los biólogos se convirtió en una mueca al comprobar que el genoma no era el final, sino sólo el principio del camino.

Hubo que cambiar de planteamientos, y de forma radical. Antes se pensaba que la complejidad de un organismo se reflejaba, y se debía en parte, al número de genes de su ADN. Sin embargo, la realidad es que, mucho más importante que su número, son las relaciones que los diferentes genes individuales pueden establecer entre ellos.

La función principal de un gen es codificar proteínas. Y esas proteínas son las que regulan todas y cada una de las múltiples actividades de un organismo. La idea clásica de "un gen, una proteína", tuvo que ser descartada al comprobar que un gen podía asociarse con otros para generar proteínas concretas, y que podía mantener varias de esas relaciones al mismo tiempo para crear varios tipos de proteínas. Así, la idea de genoma fue dando paso a la de "proteoma", esto es, el mapa de las proteínas. Algo que, por el momento, está por completo fuera de nuestro alcance.

10. The Bloop

En el verano de 1997, una constelación de micrófonos submarinos (hidrófonos) propiedad del Gobierno de los EEUU detectaron un extraño sonido. Durante un minuto, su frecuencia aumentó rápidamente. Después desapareció. Los hidrófonos volvieron a grabar el mismo sonido día tras día durante todo el verano. Llamado «The Bloop», nunca más volvió a oirse desde entonces y su origen sigue siendo un misterio. Otros sonidos extraños han sido grabados en el océano, como el famoso Slowdown, en mayo de 1997 y que duró 7 largos minutos. Surgió de alguna parte de la costa oeste de Suramérica y pudo escucharse a más de 2000 km a la redonda...

Bosón de Higgs, ¿asalto final?

El CERN prepara una conferencia en la que podría confirmar o desmentir la existencia de la elusiva partícula

Día 04/07/2012 - 15.46h
Bosón de Higgs, ¿asalto final?

El CERN podría anunciar el bosón de Higgs el 4 de julio

Esta vez hay motivos de sobra para la "Higgsteria". En 24 horas el CERN, el gran centro europeo de Física de partículas, celebrará en Melbourne, Australia, donde el 4 de julio comienza la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (ICHEP), un histórico seminario durante el que anunciará los últimos resultados de los experimentos ATLAS y CMS (los dos mayores laboratorios del Gran Colisionador de Hadrones, LHC, en Ginebra), en la búsqueda del Bosón de Higgs, la esquiva partícula subatómica que encierra los secretos del origen del Universo y que los científicos llevan persiguiendo desde hace más de cuarenta años.

Tras algunos meses de silencio e intenso trabajo de los físicos, los rumores sobre el posible hallazgo del Higgs volvieron a dispararse la semana pasada. Investigadores del propio CERN lanzaban a través de sus blogs mensajes esperanzadores y hablaban de un nuevo "set" de datos que podría contener las tan esperadas pruebas que demostraran, de una vez por todas, la existencia de la última partícula sin descubrir del Modelo Estandar, la responsable de la masa de todas las demás partículas subatómicas y sin la cual, sencillamente, el Universo no existiría tal y como lo conocemos.

Ante el aluvión de rumores, las máximas autoridades del CERN han reaccionado estos días alimentando aún más, si cabe, las razones para la esperanza. Así, Rolf Heuer, el mismísimo director general de la institución, aseguraba la semana pasada que ya podría haber "datos suficientes" para determinar la existencia (o no) del Higgs.

Desde primeros de año, la actividad de los físicos del LHC ha sido febril. Se trataba, precisamente, de obtener la mayor cantidad posible de nuevos datos antes de la celebración del ICHEP en Melbourne. Un objetivo que se ha conseguido plenamente. El proceso de recogida de datos para presentar en la conferencia terminó el pasado 18 de junio con unos resultados realmente espectaculares. De hecho, entre abril y junio se recogieron más datos de colisiones que durante todo el año 2011. Un trabajo que Heuer calificó de "impresionante" y que ha elevado, dijo, "las expectativas de cara a un descubrimiento".

En un artículo publicado la semana pasada en "The Bulletin", la revista interna del CERN, Heuer decía textualmente que "hallar el Bosón de Higgs es una posibilidad real". Pero veamos por qué el bosón de Higgs se considera tan sumamente importante.

Todos nuestros conocimientos sobre lo que es y cómo funciona la materia están recogidos en una teoría que llamamos Modelo Estándar. Allí aparecen todos los tipos de partículas que existen (estén o no descubiertas en laboratorio) y también la forma en que esas partículas se relacionana través de las varias fuerzas de la Naturaleza.

Hay varias familias de partículas y cuatro fuerzas fundamentales, que son el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil y la gravedad. Cada fuerza, en teoría, tiene una partícula "mensajera" que transporta la unidad mínima (llamada "cuanto") de esa fuerza en concreto. Por ejemplo, la partícula mensajera del electromagnetismo es el fotón, que es la unidad mínima de la luz, entendiendo la luz en sentido amplio, como radiación electromagnética.

En cierto sentido, la historia de la Física moderna es el intento de "cuantificar", es decir, reducir a "cuantos" las cuatro fuerzas. El modelo Estándar se formuló en 1970 y predijo la existencia de toda una serie de partículas que, juntas, forman el Universo en que vivimos. Después, a lo largo de los años, aceleradores cada vez mas potentes han ido descubriendo todas y cada una de las partículas predichas en el Modelo Estándar. Lo cual hace pensar que el modelo es bueno, ya que por ahora todas sus predicciones se han cumplido a rajatabla.

Sin embargo, hay dos problemas que podrían dar al traste con todo. El primero es que una de las cuatro fuerzas, la gravedad, no ha podido ser "cuantificada" todavía. Se supone que existe una partícula, el gravitón, que transporta la unidad mínima de gravedad, igual que sucede con las demás fuerzas de la Naturaleza. Pero el gravitón no aparece, y muchos creen que nunca aparecerá. La naturaleza de la gravedad es, al parecer, muy especial y podría no ser "cuantificable".

El segundo problema es el Campo de Higgs, una misteriosa "sustancia" que permea todo el Universo y cuyo valor, distinto a cero, hace posible que las partículas tengan masa. Todas las partículas, todas, tienen una serie de características que son medibles. Una de ellas es la masa, que no es lo mismo que el peso. La masa de un objeto es constante en todas partes mientras que su peso no, porque depende de la gravedad. En la Luna tenemos la misma masa que en la Tierra, pero un peso diferente.

Y resulta que la masa es una propiedad muy misteriosa y cuyo origen se desconoce. Si todas las partículas carecieran de masa, éstas no habrían podido juntarse para formar átomos y, más tarde, estrellas y planetas. Y aquí es donde encaja el Bosón de Higgs. El Modelo Estándar habla de la necesidad de que exista una partícula asociada al Campo de Higgs. Y predice en qué rangos energéticos debería poder verse esa partícula.

Hasta ahora los físicos no habían sido capaces de generar colisiones en los aceleradores en los niveles de energía necesarios para poder ver el Higgs. Algo que ahora, y después de más de 40 años de intentos, por fin puede lograrse con el nuevo LHC. Desde que entró en funcionamiento, los físicos han ido explorando lo que sucede cuando los protones inyectados en el acelerador colisionan a distintos niveles de energía. Cuando se produce una colisión, los dos protrones se desintegran en una "cascada" de partículas que viven fracciones de segundo antes de desaparecer.

Cada una de estas partículas se manifiesta sólo y únicamente en su correspondiente rango de energía. Es así, precisamente, como se han ido descubriendo todos los "ladrillos fundamentales" de la materia. Sin embargo, y a diferencia de lo que sucede con las demás partículas, el Modelo Estandar no puede predecir exactamente cuál es la energía de colisión necesaria para que el Higgs se manifieste. Por eso, los físicos están intentando "arrinconar" al Higgs a base de explorar poco a poco en niveles cada vez más altos de energía.

Si finalmente el bosón de Higgs aparece, el modelo Estándar habrá recibido otro potente espaldarazo. El Universo sería como creíamos y podremos seguir adelante. Si no aparece, significaría que el Modelo Estandar tiene un fallo en alguna parte, lo cual podría incluso llegar a invalidar muchos de los conocimientos que tenemos, o creemos tener, sobre la naturaleza del Universo.

Pero existen más posibilidades. El próximo miércoles, el CERN podría anunciar que no ha encontrado el "mismo Higgs" que predicen las teorías, sino un "pariente" más o menos exótico, inesperado y que podría llegar a abrir las puertas de una Nueva Física totalmente desconocida.

Por último, vale la pena recordar que, a pesar de que el Modelo Estandar nos muestra una fotografía increíblemente precisa de la materia y de las fuerzas que la gobiernan, sólo se refiere a la materia "visible" del Universo. Esto es, a la que forma los billones de galaxias, estrellas y planetas que podemos ver. Y no olvidemos que toda esa "materia ordinaria", de la que todos nosotros estamos hechos, sólo da cuenta de un 4% de la masa total del Universo. El restante 96% está formado por materia (23%) y energía (73%) oscuras, dos conceptos aún misteriosos y de los que se sabe bien poco. Y que el Bosón de Higgs podría no aclarar.

Preguntas

¿Qué es el Campo de Higgs?

Algo que permea todo el Universo y que, al tener un valor distinto de cero, confiere a las partículas la propiedad de la masa.

¿Y el Bosón de Higgs?

Es una partícula hipotética asociada al Campo de Higgs y quizá la única forma que tenemos de conocer algo sobre él.

¿Estamos seguros de que existe?

Estamos seguros de que el Campo de Higgs existe. Pero no sabemos si hay o no un bosón de Higgs.

¿Qué se anunciará el 4 de julio?

Se podrían anunciar las pruebas de la existencia del Higgs, pero también el hallazgo de alguna otra partícula similar.

¿Qué ocurriría entonces?

Podrían abrirse las puertas a nuevos campos de la Física

Higgs (izq.), con modestia, celebró la confirmación junto con su colaborador Francois Englert (der.).

Higgs (izq.), con modestia, celebró la confirmación junto con su colaborador Francois Englert (der.).

Higgs y su bosón

01:42 05/07/2012

El profesor Peter Higgs tuvo que aprender a ser paciente. Han pasado casi cincuenta años, desde que publicó su idea en 1964, hasta ayer, cuando finalmente encontraron "su" partícula.

En verdad, la publicidad es algo que nunca atrajo a Higgs. Hizo la mayor parte de su carrera en Edimburgo, porque le fascinó la ciudad. Tiene prestigio y una tradición importante, pero no es el centro del universo para desarrollar una carrera brillante a nivel mundial. Higgs ha sido descripto por un colega, el profesor Michael Fisher de la Universidad de Maryland :"No diría que es tímido. Pero si un poco demasiado retraído para el bien de su propia carrera".

La carrera oficial de Higgs terminó con su jubilación, en 2006 aunque el ahora Profesor Emérito siguió al tanto de los avances y de la búsqueda de "su" partícula.

Todavía y por cautela el anuncio no es oficial, aunque la mayoría de los físicos está convencido.

La teoría original de Higgs fue hecha con lápiz y papel, antes de que fueran comunes las computadoras. Sin embargo, en el experimento del CERN se analizan miles de millones de datos usando computadoras de última generación. El bosón de Higgs no se observa directamente, sino que "dura" fracciones ínfimas de segundo y se parte en pedazos. Son estos pedazos, partículas de características ya conocidas los que se detectan. Pero el acelerador produce millones de partículas iguales, y la señal del Higgs aparece como un exceso sobre este fondo a determinadas energías. Hay que estar seguro de que las partículas que "sobran" no se deben a la casualidad, por eso hay que analizar tantos datos. Parece ser que la posibilidad de error en los datos acumulados por los dos equipos independientes del acelerador del CERN es menor a uno en un millón, por eso el optimismo ante el anuncio.

La importancia de este resultado es que representa una culminación de lo que los físicos denominan el Modelo Standard. Este es un edificio teórico complejo, que hace uso de conceptos matemáticos sumamente abstractos y consigue explicar muchas de las propiedades de las partículas elementales presentes en la naturaleza. También permite realizar predicciones, y ahí está su utilidad. Y a la vez su debilidad y fortaleza. Si las predicciones se cumplen, el Modelo Standard se fortalece y se debilita si fallan. El "bosón de Higgs" es un ingrediente fundamental de esta teoría y al confirmarse su existencia no solo se fortalece el modelo, sino que se enriquece con nuevos detalles. Y nada menores. La teoría permite deducir los mecanismos que dan origen a la masa de algunas de las partículas del Modelo Standard. Ya que la masa es una propiedad fundamental de toda la materia, saber su origen es importante.

Hay que hacer una salvedad. Higgs no fue el único físico en postular estas ideas, aunque su trabajo fue el primero y por eso lo destacan sus colegas. Otros físicos llegaron independientemente y casi en simultáneo a conclusiones muy parecidas. Robert Brout de la Universidad libre de Bruselas que murió el año pasado y Francois Englert de Bélgica, Tom Kibble del Reino Unido, Dick Hagen y Gerry Guralnik de Estados Unidos tienen un mérito similar al de Higgs. Esto plantea un dilema al Comité Nobel, ya que es regla que no se premien más de tres investigadores a la vez. Y es indudable para la comunidad de los físicos que la teoría, ahora confirmada, merece el Nobel. También se puede inferir que los realizadores de este experimento crucial recibirán un reconocimiento parecido.

Pero no es la última palabra. Hay todavía muchos interrogantes abiertos, nuevos experimentos del CERN y otros laboratorios permitirán ampliar el conocimiento de lo que ocurre a muy altas energías. La aventura de conocer nuestro Universo continúa.

04 de julio de 2012 - 11:18 Envíe este artículo Imprimir este artículo

Expertos CERN dicen nueva partícula sería bosón Higgs

El director general de la Organización Europea para la Investigación Nuclear, Rolf Heuer, durante una conferencia de prensa en Meryn, Suiza, jul 4 2012
El director general de la Organización Europea para la Investigación Nuclear, Rolf Heuer, durante una conferencia de prensa en Meryn, Suiza, jul 4 2012 (reuters_tickers)

Por Chris Wickham y Robert Evans

GINEBRA (Reuters) - Científicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por su sigla en francés) han descubierto una nueva partícula subatómica que podría ser el esquivo bosón de Higgs, considerado crucial en la formación del universo e imaginado hace medio siglo por el físico teórico Peter Higgs.

"Hemos logrado un hito en nuestra comprensión de la naturaleza", dijo el miércoles el director general de CERN, Rolf Heuer, a científicos y medios de todo el mundo congregados cerca de Ginebra.

"El descubrimiento de una partícula consistente con el bosón de Higgs allana el camino para realizar estudios más detallados, con estadísticas más amplias, que identifiquen las propiedades de la nueva partícula, y probablemente arrojará luz sobre otros misterios de nuestro universo", agregó Heuer.

Dos investigaciones independientes de datos extraídos de la colisión de protones en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN produjeron resultados coincidentes que prácticamente confirman la existencia de la nueva partícula. No está claro si es exactamente el bosón que describió Higgs décadas atrás.

Heuer formuló una pregunta a los científicos reunidos en el auditorio del CERN: "Como hombre lego, diría que lo tenemos. ¿Ustedes estarían de acuerdo?". Un fuerte aplauso indicó el respaldo.

Para algunos, no hay dudas de que el descubrimiento es el bosón de Higgs. "El anuncio del CERN es más definitivo de lo que la mayoría de nosotros esperábamos", dijo Jim Al-Khalili de la Universidad de Surrey.

Higgs, miembro de la Universidad de Edimburgo y actualmente de 83 años, fue uno de los seis teóricos que postularon la existencia de un mecanismo por el cual la materia del universo ganó masa.

El propio Higgs argumentó que si hubiera un campo invisible responsable del proceso, debe estar conformado por partículas. La partícula es la emisaria del campo y prueba su existencia.

El y otros expertos estaban en el CERN para recibir la noticia de lo que, para complicación de muchos científicos, algunos calificaron como "la partícula de Dios" por su papel en la conversión del Big Bang en un universo vivo.

Claramente desbordado por una emoción que reflejaban sus ojos, Higgs dijo en el simposio: "Es algo increíble que esto haya pasado durante mi vida".

Luego, el físico dijo a Reuters que admira el trabajo de los miles de científicos e ingenieros que participaron en el experimento práctico y estadístico que, finalmente, confirmó lo que él y otros habían descripto matemáticamente.

Los científicos creen que la confirmación de la teoría de Higgs acelerará las investigaciones sobre la aún inexplicada "materia oscura" que creen que llena el Universo y sobre la posibilidad de que exista una cuarta o más dimensiones, o universos paralelos.

EMOCION DE HIGGS

El hallazgo podría ayudar a resolver contradicciones entre su modelo sobre cómo funciona el mundo a nivel subatómico y la teoría de la gravedad de Einstein.

"No tenía ninguna expectativa de estar todavía vivo cuando eso pasara", dijo sobre la velocidad con la que los científicos hallaron evidencia. "Es muy gratificante (...) Para mí personalmente es sencillamente la confirmación de algo que hice hace 48 años", agregó.

Higgs predijo que nuevas investigaciones de equipos del CERN probablemente confirmarán que la partícula está al menos relacionada con su idea: "Sería muy raro si no es de alguna manera un bosón de Higgs".

"Para la física, de alguna manera, es el final de una era en la que se completa el Modelo Estándar", indicó Higgs sobre la teoría básica que los físicos usan actualmente para describir lo que entienden hasta el momento por un cosmos construido a partir de 12 partículas fundamentales y cuatro fuerzas.

El Gran Colisionador de Hadrones del CERN es el mayor y más poderoso acelerador de partículas del mundo. Dos rayos de protones son disparados en direcciones opuestas alrededor del ducto curvado de 27 kilómetros construido debajo de la frontera suiza-francesa para luego hacerlos chocar uno con otro.

Las colisiones, que simulan los momentos inmediatamente posteriores al Big Bang, arrojan señales de residuos recogidas por un vasto complejo de detectores y los datos son examinados por una serie de computadores.

Los dos equipos separados del CERN trabajaron independientemente con los datos, buscando pequeñas divergencias y pudieran traicionar la existencia del nuevo bosón, una clase de partícula nombrada por el colaborador indio de Albert Einstein, Satyendra Nath Bose.

Ambos equipos hallaron señales de la nueva partícula en alrededor de 125 a 126 voltios de gigaelectrones (GeV), una unidad de masa-energía. Eso lo hace entre 130 a 140 veces más pesado que un protón.

Los científicos que se esfuerzan por explicar la teoría han comparado a las partículas de Higgs con un grupo de paparazzis; mientras mayor sea la "celebridad" de una partícula que pasa, los bosones de Higgs tienden más a colocarse en su camino y desacelerarla, impartiéndole masa.

Pero una partícula como un fotón de luz no es de interés de los paparazzi y pasa fácilmente. Un fotón no tiene masa.

Al presentar los resultados, Joe Incandela del CERN mostró dos cúspides en un gráfico de residuos que llegaban a los detectores, que, dijo, revelaban la hasta ahora no vista presencia de la enigmática partícula. "Eso es lo que estamos seguros que es el (bosón de) Higgs", declaró un científico del

CERN.

"¡Es un bosón!", tituló el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología de Gran Bretaña en un comunicado sobre el rol de sus investigadores en la confirmación de la existencia de la partícula largamente buscada.

"El hecho de que nuestros dos equipos hayan llegado independientemente a los mismos resultados es muy poderoso", dijo a Reuters Oliver Buchmueller, físico de uno de los grupos de investigación.

"Sabemos que es un nuevo bosón. Pero aún tenemos que probar definitivamente que es el que predijo Higgs", añadió.

Los bosones son una de las dos clases fundamentales de partícula subatómica. Los otros bosones incluyen a los protones, asociados con la luz.

TEORIA DE LA FORMACION DEL UNIVERSO

La teoría de Higgs explica cómo se agruparon las partículas para formar estrellas, planetas e incluso vida. Sin la partícula de Higgs, el universo hubiera seguido siendo una mezcla informe de partículas dando vueltas a la velocidad de la luz, según detalla la idea.

Se trata de la última pieza descubierta del Modelo Estándar, que describe la construcción fundamental del universo. El modelo es el equivalente físico de la teoría de la evolución para la biología.

Lo que los científicos no saben aún, tras los últimos hallazgos, es si la partícula que han descubierto es el bosón de Higgs tal y como se describe en el Modelo Estándar, si es una variante o si se trata de una partícula subatómica completamente nueva que podría obligar a revisar la teoría sobre la estructura fundamental de la materia.

Desde el punto de visto científico, las dos últimas posibilidades son las más emocionantes.

(Reporte adicional de Rosalba O'Brien en Londres y Sonali Paul en Melbourne; escrito por Alastair Macdonald. Editado en español por Carlos Aliaga y Ana Laura Mitidieri)

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