La teoría del Bosón de Higgs, formulada por Peter Higgs en 1964, transformó nuestra visión del cosmos al explicar el origen de la masa de las partículas fundamentales, dejando un legado científico y personal significativo que repasamos en Doble Espacio.

No es un misterio en la historia del cosmos que la materia y la energía han sido una obsesión y un espacio de trabajo incansable para los grandes físicos. Fue —justamente allí— donde surgió una pregunta crucial que puso en jaque a la ciencia hace años: ¿de dónde provenía la masa de las partículas fundamentales? Fue recién en 1964 que esta interrogante encontró una respuesta en la mente de Peter Higgs, científico británico fallecido hace justo un mes, quien dejó un aporte invaluable para la comprensión del universo.

Después de arduos años de investigación y desarrollo, el físico teórico —quien ya había destacado por anteriores propuestas— y sus colegas desarrollaron una teoría revolucionaria que cambiaría para siempre la comprensión del universo y que postula la existencia de una partícula elemental conocida como el Bosón de Higgs, que ofrece una explicación elegante y profunda sobre el origen de la masa de las partículas fundamentales.

Surgimiento de la pregunta fundamental

Durante el siglo XIX, físicos como Michael Faraday, James Clerk Maxwell, Ludwig Boltzmann y otros, comenzaron a explorar las propiedades de la materia y la energía de una manera más organizada. Este fue un periodo en que surgieron preguntas que desafiaban las ideas aceptadas hasta ese momento sobre cómo funciona el universo.

Uno de los enigmas más intrigantes fue la cuestión de la masa, más específicamente, el origen de la masa de las partículas. En ese contexto, surgieron distintas teorías e ideas para intentar explicar ese origen. Desde creencias sobre una sustancia llamada “éter”, la que —se pensaba— llenaba el espacio, hasta las primeras ideas de la teoría cuántica. Fue en medio de esa incertidumbre y exploración intelectual que surgieron las semillas de lo que eventualmente se convertiría en la teoría del Bosón de Higgs.

La Teoría de Higgs 

Un año antes de la revelación de Higgs, los científicos Robert Brout y François Englert ya habían explorado teorías sobre cómo las partículas podrían crear masa en ciertas condiciones especiales. Fue la antesala para lo que vendría en 1964, cuando Peter Higgs llegó de forma independiente a conclusiones similares a las de Brout y Englert. Su trabajo demostraba que las partículas que llevaban la fuerza débil adquieren su masa a través de interacciones con otras, formando un campo omnipresente en todo el universo.

Con el objetivo de comprender este fenómeno, Doble Espacio se contactó con Javier Santaolalla,  reconocido físico español de partículas, divulgador científico y uno de los investigadores que contribuyó al descubrimiento del Bosón en 2012. Santaolalla nos dice que no da entrevistas, pero que tomemos sus materiales publicados y ocupemos lo necesario para bajar las complejidades a un lenguaje más simple. 

“(el Bosón de Higgs) Es una manifestación local de un campo universal, el campo de Higgs. El Bosón de Higgs es una excitación del campo de Higgs”, ilustra Santaolalla en su video “HOY SÍ que vas a entender EL BOSÓN DE HIGGS” en YouTube . El campo de Higgs es como un océano invisible que llena el espacio-tiempo. Cuando las partículas interactúan con él, estas ganan masa.

Para comprenderlo más claramente, consideremos el siguiente ejemplo: imaginemos una habitación llena de personas que no paran de moverse de un lado a otro libremente. Ahora, si esta habitación estuviera llena de miel, cada persona encontraría más difícil moverse a través de ella debido a la resistencia que genera la miel. De manera similar, las partículas experimentan resistencia al moverse a través del campo de Higgs, lo que les otorga masa.

Este mecanismo, que lo llevó a ganar el Premio Nobel de física en 2013, implica la existencia de una partícula asociada con este campo, llamada Bosón de Higgs. Esta partícula juega un papel fundamental en la teoría, ya que su detección sería una confirmación directa de la existencia del campo del mismo nombre y validaría la teoría en su conjunto.

El descubrimiento en el Gran Colisionador de Hadrones

La búsqueda del Bosón fue una odisea y abarcó décadas, movilizando a miles de científicos en todo el mundo. Búsqueda que se vio obstaculizada por una serie de desafíos, técnicos y teóricos. El principal fue la necesidad de construir un acelerador de partículas lo suficientemente poderoso como para alcanzar las energías necesarias para detectar el Bosón. Se idearon, entonces, métodos y tecnologías para llevar a cabo esta búsqueda.

En 2008, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) entró en funcionamiento en el Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN), cerca de Ginebra, Suiza. Este acelerador de partículas, el más grande y poderoso del mundo, marcó un hito en la búsqueda del Bosón de Higgs al proporcionar la energía necesaria para detectar esta escurridiza partícula.

La tarea no fue fácil. Los físicos tuvieron que analizar enormes cantidades de datos producidos en cada experimento para encontrar señales que mostraran que la  denominada “Partícula de Dios” existía realmente.

A lo largo de los años, surgieron rumores y especulaciones sobre posibles avistamientos del Bosón de Higgs que mantuvieron en vilo a la comunidad científica, hasta que en julio de 2012, los investigadores del CERN anunciaron el descubrimiento de una nueva partícula consistente con las predicciones del Bosón de Higgs. 

Este hito emocionante marcó el punto culminante de décadas de investigación y colaboración internacional en la búsqueda de una de las partículas que abriría nuevas vías de investigación en la física de partículas. Gracias al descubrimiento, en 2013 Peter Higgs y François Englert (quien también había aportado a esta área un año antes) recibieron el premio Nobel en Física.

¿Qué pasó después? 

El Bosón de Higgs llegó a responder una incógnita importante sobre cómo las partículas obtienen masa en el modelo estándar de la física. Pero qué avances trajo y cómo impactó en la vida del físico ganador de la medalla de Dirac, es un tema interesante a tratar.

“Se sigue estudiando esta misteriosa partícula, con motivo de encontrar todos sus posibles decaimientos y en lo posible, tener señales de nuevas partículas que no estén en el modelo estándar”, comenta Carlos Maldonado Salazar, doctor en Ciencias con mención en Física.

“Para conseguir nuevos hallazgos es imprescindible mejorar cada vez más los colisionadores de hadrones (…) si existen nuevas partículas y se comienzan a conocer sus interacciones, entonces podrían surgir nuevas tecnologías asociadas con estos descubrimientos”, agrega el también docente investigador de la Universidad San Sebastián.

Además de haber transformado la comprensión del mundo que habitamos, el Bosón de Higgs también ha catalizado avances en la tecnología. Y en la vida de Peter Higgs, este descubrimiento también produjo cambios radicales: “El Bosón me ha arruinado la vida”, solía decir.

Esta reacción se debió a la abrumadora atención mediática que vivió luego de ganar el premio Nobel. Situación que lo obligó a usar entradas secundarias para llegar a ciertos lugares y lo inundó con solicitudes de entrevistas, impidiéndole así llevar una vida tranquila como hubiera deseado.

La confirmación de su fallecimiento llegó el 9 de abril, en momentos en que seguía estrechamente ligado a la Universidad de Edimburgo, institución que dio a conocer la noticia de su fallecimiento tras una “breve enfermedad”.

Su incomodidad tras recibir el Nobel y sus sentimientos encontrados con la teoría revelan la complejidad del genio humano, recordándonos que incluso los más brillantes científicos enfrentan dudas y desafíos personales. Desde la Universidad de Edimburgo se refirieron al físico como “un científico verdaderamente brillante, cuya visión e imaginación han enriquecido nuestro conocimiento sobre el mundo que nos rodea”.