Nobel en Física 2013: partículas fundamentales

Fue el gran anuncio en el campo de la física en 2012. El 4 de julio de ese año los investigadores que trabajan en el CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, anunciaron que habían detectado “fuertes indicios” de la existencia de la partícula conocida como Bosón de Higgs, la última pieza que faltaba para terminar de armar el Modelo Estándar de física de partículas. Luego, su existencia fue finalmente confirmada.

Por ello, el Premio Nobel de Física 2013 fue otorgado a François Englert y Peter W. Higgs, por el “descubrimiento teórico del mecanismo que contribuye a nuestra comprensión del origen de la masa de partículas subatómicas, y que fue recientemente confirmado a partir del descubrimiento de la partícula fundamental predicha, a través de los experimentos ATLAS y CMS en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN”, según anunció la Fundación Nobel en su página web.

María Teresa Dova, investigadora principal en el Instituto de Física de La Plata (IFLP, CONICET-UNLP) y Ricardo Piegaia, investigador principal en el Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA, CONICET-UBA) dirigen los dos equipos argentinos que colaboran con el CERN. Con este trabajo “estamos respondiendo preguntas que son muy simples pero muy fundamentales, como de qué estamos hechos y cómo funciona el Universo”, asegura Dova.

¿Cuál es la importancia de la contribución a la ciencia que hacen Englert y Higgs a partir de la comprobación experimental de su teoría?

RP: El problema hace 50 años, cuando se presentó esta teoría, era que dos conceptos fuertemente arraigados en la física – las interacciones entre las partículas y el concepto de masa – eran incompatibles entre ellos. Englert y Higgs, en forma independiente, encontraron una explicación, un mecanismo que se conoce como ruptura de simetría, donde logran reformular nuestra interpretación del concepto de masa para que sea compatible con las interacciones fundamentales entre partículas.

MTD: Creo que no hubo en los últimos tiempos un hecho tan relevante en el campo de la Física, de modo que era imposible que el Premio Nobel no estuviera asociado a este descubrimiento, que nos permite completar el Modelo Estándar de física de partículas y sus interacciones. Ahora entendemos el mecanismo por el cual las partículas fundamentales adquieren masa. Es realmente muy importante porque si pensamos que el electrón no tiene masa, entonces no existiría el átomo, no existiría la materia, no existiríamos los humanos, ni el patrón de la vida, ni nada. Estamos respondiendo preguntas que son muy simples pero muy fundamentales, como de qué estamos hechos y cómo funciona el Universo.

¿En qué campos del conocimiento pueden impactar estos descubrimientos?

MTD: En principio entra dentro del campo de la ciencia básica y la búsqueda del conocimiento. Lo que tiene además de fascinante este tipo de trabajo en física es que los experimentos son tan complejos que a partir de ellos se pueden desarrollar muchas tecnologías que tienen un impacto inmediato en la sociedad. Siempre menciono el caso de la WWW (Internet) que fue inventada en el CERN a partir de una necesidad de los físicos de altas energías. En cualquier caso, en este momento particular, creo que es muy importante destacar la relevancia de estas enormes colaboraciones y el trabajo mancomunado de científicos teóricos y experimentales para justamente avanzar en el corrimiento de la frontera del conocimiento humano.

¿En qué otras áreas pueden repercutir los avances que se generaron?

MTD: Los experimentos que construimos tienen desarrollos tecnológicos que están en el límite de la tecnología. Algunos ejemplos son los desarrollos de física de superconductores para construir el acelerador o de sus detectores – ATLAS y CMS. Son como enormes cámaras fotográficas que pueden colectar la información de todas las partículas que se producen cada vez que hay una colisión entre protones dentro del acelerador, que ocurren 800 millones de veces por segundo. Esos dispositivos son muy complejos desde el punto de vista tecnológico, y algunos de ellos sirvieron de base para el desarrollo de nuevos detectores de imágenes para medicina.

De ahora en más, ¿cómo continuarán las investigaciones?

RP: Los experimentos en los cuales participan los grupos de Buenos Aires y La Plata van a seguir recolectando datos por 15 o 20 años más, porque hay preguntas que no están contestadas. Una de esas cuestiones tiene que ver con que hoy en día los físicos entendemos que en la naturaleza hay cuatro tipos de fuerzas distintas: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza débil y la fuerza fuerte, que es la responsable de que existan los núcleos atómicos, mientras que la débil está relacionada con, por ejemplo, ciertos decaimientos de núcleos y partículas. El descubrimiento de la partícula de Higgs, y la comprobación de que esa teoría era correcta, permite describir tres de esas fuerzas en el Modelo Estándar, pero no es compatible con la gravitación. Entonces no puede ser el final de la historia, estamos en una situación parecida que hace 50 años atrás. Como eso no puede ser porque existen todas, entonces hay que modificar la teoría de manera que incluya conjuntamente el Modelo Estándar y la gravitación y ese es un ejemplo de las preguntas que se intentarán responder en los próximos 15 a 20 años.