Física para Escritores

 

Fuente: Scientific American

La noche oscura, cerrada y espolvoreada de estrellas, la sucesión infinita del día, la noche y las estaciones. Desde tiempos inmemoriales, los seres humanos ven pasar su entorno. La contemplación ordenada de la naturaleza y su comprensión derivaron el nombre de Física, dado por Aristóteles. Luego, en la Roma del siglo I A.C., en la Naturaleza de las Cosas Lucrecio hace de la Física un poema de los átomos, los fenómenos atmosféricos y el mundo conocido entonces, un universo librado al azar, fuera del designio de los dioses.

A través de los siglos, los científicos cambiaron radicalmente el concepto del Cosmos. Galileo determinó que el Sol, y no la Tierra, es el centro del universo pero casi muere condenado por la Iglesia Católica. Isaac Newton en Trinity College (1704) desarrolló la teoría de la Gravedad y las Leyes de la Mecánica Clásica. John Dalton (1803) demuestra indirectamente la existencia de los átomos. Albert Einstein completó en 1905 aquellas zonas oscuras de la teoría newtoniana que no alcanzaron a explicar el comportamiento del Universo y demostró la Relatividad del Tiempo y el Espacio (E=mc²). Sucesivamente, Max Planck, Niels Bohr y Louis de Broglie avanzaron sobre la teoría de Demócrito (Siglo V A.C.), quien planteó la existencia de los átomos como unidades indivisibles de la materia, ellos y una serie de científicos se introducen dentro de los resquicios de las partículas sub atómicas, en su naturaleza y función: protones, neutrones y electrones. Nace la física cuántica. Los científicos se envuelven cada vez más en complejas fórmulas matemáticas para explicar el universo.

Sin embargo, años más tarde se descubren otras partículas más pequeñas denominadas quarks y leptones como la base de la estructura de neutrones y protones. Los electrones a su vez son considerados partículas sin masa y parte de la luz. Una pregunta permanece abierta: ¿cómo las partículas adquieren masa?

Ya en el año 1964, los físicos Robert Brout y François Englert publicaron en Physical Review Letters fórmulas que explicaban la generación de la masa en las partículas sub atómicas. Un mes después Peter Higgs publica una teoría similar. Dada la época y las características de las publicaciones científicas es muy probable que ambas ideas fueran concebidas en forma independiente una de otra. Gerald Guralnik, Carl Hagen y Thomas Kibble  desarrollaron una teoría similar pero un tiempo después. De acuerdo a estas teorías las partículas elementales se movían entre dos campos, el electromagnético donde viajaban los fotones y otro campo que generaba masa (una transformada de la energía) y que estaría compuesto por partículas infinitesimales que se les denominó Bosones.

Sin embargo, una explicación teórica y matemáticamente coherente necesitaba una demostración objetiva. Desde entonces los equipos científicos se embarcaron en la búsqueda de aquellos bosones, también llamadas Partículas de Dios. El camino fue tortuoso.

Casi 40 años después, el equipo del CERN en Europa logra la construcción de un gigantesco acelerador de partículas con la finalidad de que choquen entre sí. La colisión rompería las partículas, liberaría energía y daría evidencia de las sub partículas. Los principales problemas que enfrentaron fue que los bosones son muy inestables y duran un tiempo muy corto para ser percibido. Dura 10^-23 segundos, es decir 0.0… (23 ceros seguidos) de segundo. Fue difícil pero se logró. El CERN ejecutó los experimentos, aceleraciones, colisiones y medidas que dieron con las partículas de Dios, los bosones de Higgs.

Los bosones de Higgs se encuentran en un campo de energía, también llamado campo de Higgs. Este campo no tiene una dirección determinada y es omnipresente, modelando el espacio y las partículas alrededor (así como en la teoría electromagnética un imán alinea los fragmentos de hierro). Las partículas que interactúan con este campo ganan masa. Para entender ello se ilustran los siguientes ejemplos: imagine un ave volando o a usted caminando por un terreno liso, se sentirá más ligero y al ave aun más por el aire (un símil con los electrones que van lejos del campo de Higgs). Pero si camina en un campo de nieve o por terreno fangoso, se sentirá más pesado, es decir ganará masa. Otro ejemplo es una persona que atraviesa una muchedumbre, si se coloca a la periferia avanzará ligero pero si es muy conocido, la gente (en este caso el campo de Higgs) se le aglutinará y se hará más pesado. Esto explica la formación de masa a partir de la energía.

Explosión tras explosión aparecieron dos fotones producto de la degradación del bosón de Higgs, tal como se había previsto en las fórmulas. Y este drama científico llegaba a un final feliz. La Academia Sueca premia una vida dedicada a demostrar una teoría que vuelve a cambiar los cimientos de la ciencia y asimismo hace una mención especial al equipo del CERN que trabaja en el Large Hadron Collider (LHC). Ya que solo se recibe el Nobel en vida el premio es compartido por Higgs y Englert.

Hace 40 años Higgs, Englert, Brout pudieron ser tomados como genios o locos, solo la perseverancia y solidez de su teoría convencieron a otros científicos a embarcarse en esta aventura cuántica, empujando el desarrollo de la Física a descubrir y darle magnitudes objetivas a algo tan etéreo como el pensamiento humano.

En la foto: Diagramas de las partículas y sub partículas