¿Y si la 'partícula de Dios' nunca ha existido?

En junio del año pasado, en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), a las afueras de Ginebra, los físicos afilaban las armas listos para el comienzo inminente de la cacería del bosón de Higgs. La escurridiza partícula de Dios, bautizada así por el investigador Leon Lederman, debía aparecer entre las colisiones provocadas por el acelerador LHC. Su hallazgo explicaría por qué los objetos tienen masa, y los responsables aspirarían al Nobel.

Entonces, en la cafetería del CERN, el investigador del Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC) Celso Martínez explicaba que incluso los borradores de los artículos que se iban a publicar con el descubrimiento estaban ya escritos. "Sólo les faltaría añadir las masas detectadas en los experimentos y las gráficas, y estarían listos", decía.

"El problema es que se vendió que el LHC fue construido para capturar el higgs"

En septiembre, pocos días después de su puesta en marcha, la descomunal máquina, que ha costado más de 3.000 millones de euros y ha sido creada para atrapar al diminuto bosón, se averió. El LHC no volverá a estar operativo hasta el próximo septiembre.

El traspié de la apuesta del CERN ha dado una nueva oportunidad al viejo Tevatron para alcanzar la gloria. El acelerador de Fermilab (Illinois, EEUU) iba a quedar obsoleto tras el arranque de LHC, pero con él parado ha vuelto a tener posibilidades de meterse en la carrera por encontrar la primera huella de la partícula divina. "Las probabilidades de que descubramos el higgs es muy buena, 90% si estamos en el rango alto de masas", afirmó en una conferencia en febrero Dimitri Denisov, portavoz de uno de los experimentos de Tevatron. "Tenemos una muy buena oportunidad de registrar indicios del higgs antes de que lo haga el LHC", aseguró. Junto a él se sentaba Lynn Evans, director del convaleciente LHC.

Acorralar al bosón de Higgs

La avería del LHC devuelve protagonismo al Tevatron

La semana pasada, los responsables del acelerador estadounidense anunciaban que habían logrado restringir el rango de masas en el que se podía encontrar el higgs. El Modelo Estándar (ME) [el marco teórico que describe cómo se relacionan entre sí las partículas que componen la materia] y los experimentos previos situaban a la partícula divina en un rango energético de entre 114 y 185 GeV (gigaelectronvoltios). Los nuevos resultados reducen el límite superior de la búsqueda a 157 GeV. La cacería se complica. Con una masa en torno a los 170 GeV, los responsables de Fermilab calculaban sus posibilidades de éxito en más del 95%. Con un higgs más ligero, Pier Oddone, director de Fermilab, reducía sus opciones a un optimista 50%.

El descubrimiento se vuelve más difícil por el método de detección de este tipo de partículas. Su captura no es directa. Para conocer las características de muchas partículas subatómicas, inexistentes en estado natural desde poco después del Big Bang, se deben recrear las condiciones energéticas que rodearon el gran estallido. Para ello se hacen chocar partículas (en el caso de Tevatron, protones y antiprotones) entre sí. En esos choques de alta energía se generan partículas que se desintegran en una fracción de segundo.

Para conocer los tipos de partículas producidas, es necesario que los físicos analicen los escombros que quedan atrapados en sus detectores tras la colisión. Así, como un detective que estudia la escena del crimen, podrán decir quién estuvo allí a través de las huellas que hayan dejado en forma de muones, fotones u otras partículas. En el rango alto de masas, los vestigios del higgs hubieran destacado con mayor facilidad frente al fondo de residuos inútiles que se generan en cada colisión. En el rango bajo, entre 115 y 160 GeV, discriminar entre el higgs y los residuos se vuelve mucho más complicado.

Partícula excluida

Alberto Ruiz Jimeno, director del Grupo de Altas Energías del Instituto de Física de Cantabria (UC-CSIC), que ha participado en el proyecto que restringió la masa en la que puede encontrarse el higgs, aclara que Tevatron no puede observar las partícula con el nivel de precisión necesario para considerarlo un descubrimiento. Lo que sí podría llegar a hacer es descartar su presencia en caso de que no existiese con un 95% de certeza, según Ruiz Jimeno. "Si se excluyese en toda la zona de masas no se podría demostrar el ME ni los modelos más próximos", añade.

Cambiar los objetivos

En la conferencia junto a sus colegas estadounidenses, Evans reconoció el contratiempo que supondría que Tevatron arrebatase el hallazgo del higgs al LHC. "El problema es que el LHC se ha vendido como algo construido para [capturar] el higgs", dijo. No obstante, añadió: "Hay un amplio espectro de física que se va a investigar con el LHC y que Tevatron no puede hacer".

El investigador de la Universidad de Oviedo, Javier Cuevas, que ha colaborado en los últimos hallazgos realizados en EEUU, no considera problemático que el higgs del Modelo Estándar sea excluido. "El higgs es un mecanismo propuesto para explicar por qué las partículas tienen masa, pero hay otros muchos mecanismos propuestos por los teóricos", indica Cuevas. "Hay que extender el ME, porque ya hay algunas cuestiones que hay que responder más allá de lo que se tiene ahora aparte del higgs", señala.

Los investigadores que se preparan para la puesta en marcha del LHC en septiembre ya están adaptando su plan de trabajo para buscar el higgs en los lugares aún no descartados por Tevatron. El espacio en el que se oculta la partícula divina se reduce, pero aún hay margen para creer que existe.