El bosón de Higgs

El bosón de Higgs es un tipo de partícula elemental con un papel fundamental en el mecanismo que origina la masa de las partículas elementales. Es la partícula asociada al llamado campo de Higgs, especie de continuo que se extiende por el espacio formado por incontables bosones de Higgs. La masa de las partículas estaría causada por una "fricción" con el campo de Higgs: las partículas con una mayor fricción con este campo tienen una masa mayor.

El bosón de Higgs era la pieza que faltaba por descubrir del Modelo Estándar de Física de Partículas, teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones. Este modelo, comprobado por multitud de experimentos, no podía explicar el origen de la masa. Sin masa, el Universo sería un lugar muy diferente: si el electrón no tuviera masa no habría átomos, con lo cual no existiría la materia como la conocemos, no habría química, ni biología ni existiríamos nosotros mismos.

La explicación basada en el campo de fuerza y su bosón asociado se postuló en los años 60 por un grupo de físicos entre los que se encontraban el británico Peter Higgs y el belga François Englert.

El bosón de Higgs no se puede observar directamente, ya que se desintegra casi inmediatamente. Hay que producirlo en aceleradores de partículas y reconstruirlo a partir de las partículas producidas en su desintegración. Según la famosa ecuación de Einstein, la energía y la masa son caras de una misma moneda, por lo que se construyeron aceleradores más grandes y poderosos para producir partículas más pesadas. El LHC es la culminación de esta "escalada energética".

Tras medio siglo de búsqueda, los experimentos ATLAS y CMS del LHC informaron el 4 de julio de 2012 del descubrimiento de una nueva partícula con características compatibles con las predichas para el bosón de Higgs. Esta nueva partícula tiene 134 veces la masa del protón y es un bosón (partícula portadora de fuerza), el más pesado observado hasta ahora. En este tiempo se han realizado estudios cada vez más detallados de los modos en que se produce el bosón de Higgs en el LHC y se desintegra en otras partículas conocidas más ligeras. Aproximadamente, solo en una de cada billón de colisiones del LHC se puede llegar a producir un bosón de Higgs.

Este hallazgo ha tenido una importante contribución española: 200 físicos e ingenieros españoles participan en los cuatro experimentos principales del LHC. Los grupos españoles en ATLAS han estudiado diversos modos de desintegración del bosón de Higgs (dos fotones, dos leptones taus, dos quarks bottom, y dos bosones Z o W). Por su parte, los grupos españoles en CMS son particularmente activos en la búsqueda del bosón de Higgs en su desintegración en bosones WW, así como en canales asociados a la desintegración en bosones ZZ.

Hasta el momento, la partícula descubierta parece compatible con las predicciones del Modelo Estándar. Pero todavía es pronto para descartar otras teorías como supersimetría, que predice la existencia no de uno, sino de varios bosones de Higgs. En cualquier caso, el descubrimiento abre una nueva puerta a la comprensión de otras preguntas fundamentales de la Física. A partir de 2015, cuando el LHC se vuelva a poner en marcha alcanzando su máxima energía, los científicos tendrán a su disposición una gran cantidad de datos para seguir avanzando en el conocimiento.

El descubrimiento del bosón de Higgs en el LHC ha tenido una extraordinaria repercusión, que va más allá de las fronteras de la física. El hallazgo está considerado uno de los más importantes de las últimas décadas, mereciendo la concesión del Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2013 y del Premio Nobel de Física de 2013 a Peter Higgs, François Englert y el CERN.