La nueva partÃcula descubierta en el CERN podrÃa no ser exactamente el bosón de Higgs que esperaban ver los cientÃficos, pero esto no supondrÃa una decepción, al contrario: serÃa “revolucionario para la fÃsicaâ€. Es lo que desea Joe Incandela, el portavoz del experimento CMS del Laboratorio Europeo de FÃsica de PartÃculas. El cientÃfico explica a SINC cómo ha vivido el descubrimiento y las emocionantes alternativas que se presentan ahora.
¿Cómo ha sido su viaje personal hasta el hito del pasado 4 de julio, cuando pudo anunciar que el experimento CMS habÃa encontrado un candidato para el higgs?
Ha sido una experiencia increÃble. En los últimos seis meses ha habido tantas cosas, tantos obstáculos y desafÃos extremos que superar, y tantos lugares donde las cosas podrÃan haber salido mal, que estoy realmente emocionado con cómo han resultado. Ambas colaboraciones (ATLAS y CMS) han encontrado la prueba y han desarrollado estupendos métodos para operar mejor, más rápido y en condiciones más difÃciles de lo que nadie habrÃa pensado. Para mÃ, personalmente, ha sido maravilloso haber liderado la colaboración CMS durante este perÃodo. Tuve que tomar muchas decisiones en un entorno en el que las nuevas ideas iban cambiando el paisaje cada semana. Pero ha sido un gran privilegio y, dados los resultados, siento que hice bien mi trabajo, aunque puedo asegurar que muchas veces en los últimos meses estuve preocupado por si estaba tomando alguna decisión equivocada. ¡Ha sido una situación bastante complicada!
Pero ¿qué más hace falta para confirmar que la nueva partÃcula es el bosón de Higgs?
Probablemente lo es, pero para estar realmente convencidos tenemos que demostrar que es un ‘escalar’ (magnitud fÃsica que carece de dirección, como la temperatura). Este es un término elegante para decir que no tiene que tener momento angular intrÃnseco, lo que llamamos ‘espÃn’. Todas las partÃculas elementales conocidas en el denominado modelo estándar (en inglés SM, Standard Model), excepto el bosón de Higgs, tienen una unidad de espÃn de ½ o 1. El bosón de Higgs es especial al no tener espÃn y esto es muy importante. Es solo una partÃcula que puede estar implicada en el mecanismo de generación de masa de las demás. PodrÃamos mostrar si este es el caso (o no) a principios de 2013.
¿Y si resulta que no es el bosón esperado?
Creemos que el modelo estándar no es toda la historia. Hay muchas cosas que apuntan hacia esta conclusión, asà que, personalmente, espero que nos encontremos con que el bosón de Higgs que estamos viendo ahora no sea el bosón de Higgs del modelo estándar, sino otra cosa. Confirmaremos esto si encontramos propiedades que no coinciden con las esperadas. Estas discrepancias, por sà mismas, serÃan un importante conjunto de pistas de lo que podrÃa ser la nueva fÃsica. SerÃa un descubrimiento mucho más grande de lo que ya creemos que tenemos. ¡SerÃa revolucionario para la fÃsica de partÃculas!
¿Y si realmente es el higgs, qué retos supone para la fÃsica de partÃculas?
Lo interesante es que, mientras que el bosón de Higgs es fundamental para completar el modelo estándar, su existencia plantea problemas muy serios con respecto a la teorÃa cuántica de campos. Existen varias formas muy interesantes de resolverlos. El principal problema es que, según las ecuaciones, el bosón de Higgs tendrÃa que ser muy pesado, demasiado para que lo pudiéramos encontrar. Por lo tanto, algo hay que introducir para que sea tan ligero como lo vemos ahora, en el rango de los 125 GeV (133 veces la masa del protón). Esto se podrÃa lograr con un nuevo y completo espectro de partÃculas que se asociarÃan a cada una de las del modelo estándar. ¡Esto serÃa equivalente a descubrir todo un nuevo universo de partÃculas de materia y fuerza! Otra posibilidad para resolver este problema es que existan dimensiones espaciales adicionales muy pequeñas. Asà que el bosón de Higgs es una especie de puerta de entrada a un nuevo reino de los descubrimientos sobre la estructura del universo. El tema es extremadamente profundo y emocionante.
Una curiosidad: ¿CMS obtuvo un nivel de certeza de 4,9 sigma, como señaló al final de su presentación, o 5 sigma?
Hemos alcanzado 5 sigma. En realidad no hay diferencia entre 4,9 y 5. Tenemos 2 canales que combinados nos proporcionan 5 sigma y añadiendo otro obtenemos 5,1 sigma. Lo que ocurre es que en otros dos canales no hemos visto nada, de modo que cuando se combinan los cinco obtenemos 4,9 sigma. Esto no significa que no hayamos descubierto una nueva partÃcula. Simplemente podrÃa estar diciéndonos que esta partÃcula es muy interesante y que no interacciona con partÃculas de cierto tipo. Esto serÃa muy emocionante, pero en absoluto sorprendente.
¿Realmente CMS y ATLAS no intercambiaron ninguna información en los últimos meses?
Desde CMS no hemos facilitado información porque no hemos mirado nuestros datos hasta hace unas pocas semanas. Por lo tanto, no podÃamos decir nada. Creo que esto también es válido para ATLAS. Solo después de que ellos miraran sus datos nos empezaron a llegar algunos rumores. Sin embargo, dije a la colaboración CMS que ignorara los rumores ya que podrÃan generarnos prejuicios y ser probablemente falsos.
El LHC solo lleva dos años de operación y aún está funcionando a mitad de potencia. ¿Cuál cree que es su potencial, nos deparará sorpresas en los próximos años?
Para 2015 esperamos ir a casi el doble de la energÃa actual y confiamos en poder descubrir nuevas partÃculas. Por supuesto, no está garantizado. Se trata de una exploración en el sentido más puro, pero tenemos muchas razones para tener esperanzas.
En momentos de crisis como el que atraviesa Europa ¿Cómo se justifica ante la sociedad la gran inversión de instalaciones como el LHC?
En realidad, el coste de esta investigación es bastante pequeño. Parece que es grande porque la gente ve el coste total del LHC y no tiene en cuenta que llevó 20 años su construcción. Por lo tanto, la inversión anual del CERN y el LHC no es superior a la de una universidad de tamaño mediano, como la Universidad de California en Santa Bárbara (UCSB) de la que procedo. Por otro lado, mientras que la UCSB tiene 2.000 profesores, en el CERN están involucrados 10.000 fÃsicos y todos ellos vuelven a sus paÃses de origen para trabajar con más gente, enseñar a los estudiantes y acercar las ciencias a las sociedad. También se ha transferido gran cantidad de tecnologÃa punta hacia los paÃses de origen de los investigadores. La ganancia es mucho mayor que el coste, de eso estoy seguro. Creo que es una gran inversión en la preparación de tecnologÃas futuras y en la formación de grandes ingenieros, cientÃficos y profesores. Desde esta perspectiva, el coste es bajo.
SINC | Enrique Sacristán