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El reto es encontrar el bosón de Higgs

Mar Capeáns con miembros del equipo del CERN que construye una parte del detector ATLAS. 

(CERN)

EL CERN lleva medio siglo investigando cómo era el universo en los primeros momentos de su creación. Ahora está volcado en la construcción del LHC, el acelerador de partículas más potente del mundo.

Mar Capeáns trabaja en el experimento ATLAS, el más grande de los detectores del LHC que tratarán de identificar una partícula específica: el bosón de Higgs.

La UNESCO ha declarado el 2005 como el Año Mundial de la Física para conmemorar el primer centenario del Annus Mirabilis (del latín: año extraordinario) de Albert Einstein (1879-1955), el genio que revolucionó la física con su teoría de la relatividad.

En 1905, Einstein publicó tres artículos que serían fundamentales para el desarrollo de la ciencia del siglo XX. Cien años después, el mundo le rinde homenaje con numerosos actos y exposiciones que recuerdan sus aportaciones a la física moderna y pretenden acercar esta disciplina a los ciudadanos.

La física (del griego physis: naturaleza) es la ciencia que estudia las propiedades de la materia y de la energía para explicar los fenómenos que se producen en la naturaleza y elaborar leyes que permitan comprender su comportamiento.

Descifrar los enigmas del universo

Desde hace medio siglo los científicos del CERN aceleran partículas a velocidades próximas a las de la luz para hacerlas chocar entre sí. Digamos que recrean el Big Bang, la gran explosión que dio origen al universo hace 15.000 millones de años.

El primer acelerador se construyó en 1959. Su sucesor, el supersincrotón de protones (SPS, colisionador de protones y antiprotones) llevó al descubrimiento de las partículas W y Z y supuso un Premio Nobel para Carlo Rubbia y Simon Van der Meer (1984).

El siguiente, el gran colisionador de electrones y positrones (Large Electron-Positron Collider, LEP), confirmó el llamado modelo estándar, que describe las partículas elementales y sus interacciones (electromagnética, débil y fuerte) por medio de teorías cuánticas.

Pero el LEP tenía sus límites. "Yo diría que se descubrió todo lo que se podía descubrir, porque se sabía que el siguiente paso en la física de partículas necesitaba energías mayores", explica Mar Capeáns.

Actualmente está en fase de construcción el denominado colisionador de hadrones (Large Hadron Collider, LHC), que será el acelerador de partículas más potente del mundo y que entrará en funcionamiento en abril o mayo del 2007.

En busca del bosón de Higgs

En el interior de este túnel subterráneo de 27 km de circunferencia se acelerarán protones en direcciones opuestas que colisionarán en los detectores. Al chocar se formarán nuevas partículas que permitirán investigar cómo era el universo en los primeros momentos de su creación.

La pregunta fundamental a la que los científicos esperan obtener respuesta es: ¿Por qué las diferentes partículas tienen masa y qué mecanismo les confiera la masa? Existen modelos teóricos que lo explican, como el del británico Peter Higgs, "lo que nos falta es esa verificación experimental". Y para ello hay que encontrar una partícula específica, el denominado bosón de Higgs.

"Lo que sí es cierto es que va a haber un gran descubrimiento y todos los que trabajamos en el CERN sentimos que estamos contribuyendo a algo que va a suponer un paso adelante en todo lo que es la física de partículas", asegura Mar Capeáns.

Ya se están ensamblando los detectores que estarán "distribuidos en cuatro puntos diferentes del acelerador LHC". Los dos más importantes - ATLAS (A Toroidal LHC Aparatus) y CMS (Compact Muon Solenoid) - "son complementarios".

"Se llaman los experimentos del descubrimiento porque son los más generalistas, los que están preparados para ver todo lo que haga falta, todo tipo de colisión, todo tipo de partículas".

En el LHC se producirán colisiones cada 25 nanosegundos. Y como hoy no existe un sistema capaz de procesar y almacenar el inmenso volumen de datos que proporcionará por segundo cada uno de los detectores, se está desarrollando el Grid, el sucesor de la World Wide Web (Internet) que, por cierto, se inventó en el CERN.

De científicos a managers

El detector ATLAS, "que se construye como capas de cebollas", cada una con una función diferente, es una máquina tan grande como un edificio de cinco plantas, en la que todas las piezas del complejo rompecabezas producidas en diferentes países deben encajar al milímetro.

Y la misión de Mar Capeáns consiste en "coordinar la integración del detector que nosotros hacemos con el interno y el externo".

"Una de las grandes diferencias con los experimentos anteriores en el CERN, que eran colaboraciones entre cien y trescientas personas", es que en el experimento ATLAS trabajan 1.500 científicos e ingenieros de 35 instituciones.

Un auténtico desafío en términos de gestión y planificación. Y es que hoy el trabajo del físico se asemeja cada vez más al de "un manager de una empresa que al de un científico que uno se imagina en bata blanca frente a un microscopio", anota.

"La gran ventaja que tenemos – yo siempre lo digo – con respecto a la industria, es que al final del camino está esa parte de descubrimiento de la física". Pero para ello habrá que esperar la puesta en marcha del LHC.

La incógnita es cuánto tiempo se tardará en encontrar el bosón de Higgs. "Hay gente que te dirá que a partir de los tres primeros meses", señala la física española. "Ahora bien, eso presupone que conoces tu detector a la perfección, que toda tu electrónica, todo el software con el que simulas e intentas entender la física funcionan a la perfección".

En su opinión, se necesitarán varios meses solamente "para encajar todas las partes del experimento" y familiarizarse con el acelerador, el detector y la interacción de los dos. "Yo no creo que el experimento sea encender un botón y ver las cosas", apunta.

Más competitivos que complementarios entre sí

"Ese periodo de afinamiento será diferente" en los experimentos ATLAS y CMS. Dependerá "del tipo de tecnología que has elegido, de las personas que están a cargo del detector, y ahí sí que va a haber cierta competitividad, porque todos tenemos los mismos protones".

Y es que los experimentos ATLAS y CMS "buscan el mismo tipo de partícula, el mismo tipo de colisión", aunque "han elegido tecnologías diferentes para llegar a la misma respuesta".

El que vaya más rápido, entienda mejor el detector o tenga el detector más completo y que funcione al cien por cien de eficiencia, "eso sí que va a definir quién descubre qué y quién descubre antes..."

Independientemente de que se encuentre o no el bosón de Higgs, todos en el CERN confían en que "habrá un gran descubrimiento", porque "un descubrimiento es tanto una respuesta positiva como negativa".

"Una respuesta positiva te permitirá hacer un tipo de física en el que la teoría te ha dicho por dónde tienes que ir. Una respuesta negativa nos obligará a replantearnos todas las teorías que tenemos hoy en día".

Sobre lo que no cabe duda es que, si los físicos dan con el bosón de Higgs, el CERN recibirá otro Premio Nobel. "Si cae en ATLAS, como yo espero, quizás la persona que lo vaya a recoger sea el director general (el francés Robert Aymar) o el director de este experimento (el suizo Peter Jenni), pero está clarísimo que estará representando a las 1.500 personas que contribuyen o han contribuido a ese proyecto".

Sea como fuere, los próximos años serán "superexcitantes" para los físicos. Aún no ha terminado el ensamblaje del detector ATLAS, pero ya hay un grupo que está pensando cómo reemplazarlo dentro de diez años. "Es una cosa tan continua el proyecto este que es casi impensable decir me apeo del barco y me voy a otro sitio."

swissinfo, Belén Couceiro

Datos clave

20 estados miembros del CERN:

Desde 1954: Alemania, Bélgica, Dinamarca, Francia, Grecia, Holanda, Italia, Noruega, Reino Unido, Suecia, Suiza y Yugoslavia (que lo dejó en 1961).

Austria (1959), España (1961-68 y 1983), Portugal (1985), Finlandia y Polonia (1991), Hungría (1992), República Checa y Eslovaquia (1993) y Bulgaria (1999).

Tienen estatuto de observadores: Comisión Europea, UNESCO, Estados Unidos, Japón, India, Israel, Rusia y Turquía.

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Contexto

El CERN, líder mundial en la física de partículas, es hoy un modelo de colaboración científica internacional. Su objetivo es investigar la estructura física de la materia y las interacciones que la gobiernan.

Considerado como la primera iniciativa con carácter europeísta, se fundó en 1954 para recuperar a los físicos europeos que habían emigrado durante la II Guerra Mundial e impulsar la colaboración científica y tecnológica en el Viejo Continente.

En el CERN nació la World Wide Web (Internet), creada originalmente como sistema de intercambio de información entre sus investigadores.

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