Un Ojo de Halcón para el bosón

Por Matías Loewy

La duda suele ser un trago más o menos amargo para nuestra sed humana de certezas inmediatas. Peter Higgs, el más famoso de la media docena de físicos que en la década del ‘60 postuló la existencia del luego llamado "bosón de Higgs", dijo la semana pasada que nunca pensó que viviría para ver "algo así". "Estoy estupefacto", confió el británico de 83 años. "Voy a pedir a mi familia que ponga el champán en la heladera". Pero conviene, advierten los científicos, que espere antes de descorcharlo. Todavía es muy pronto para dilucidar si la nueva partícula detectada en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), en el que se considera el experimento más caro y ambicioso de la historia, es la tan buscada "partícula de Dios": la pieza que falta en el rompecabezas del Modelo Estándar de la física y que permite explicar por qué los componentes fundamentales de la materia (y en última instancia, desde las estrellas hasta las botellas de champán y las personas, como Peter Higgs) tienen masa.

Los científicos navegan entre la cautela y el entusiasmo. El comunicado oficial del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) señaló que las propiedades de la nueva partícula detectada, tan elusiva que se requieren 400 mil millones de colisiones para producirla y que luego se desintegra en 0,00000000000000000000022 segundos, son "coherentes" con las del bosón de Higgs. "Creo que lo tenemos", arriesgó Rolf-Dieter Heuer, el director general del CERN. Pero aclaró que no puede estar seguro. Dijo que era como descubrir la cara de un amigo en una muchedumbre: "para descartar que se trate de un gemelo hay que acercarse y comprobar los detalles". Para la física canadiense Pauline Gagnon, de la Universidad de Quebec, en Montreal, si no es el bosón de Higgs, "se le parece mucho".

"Todos apostamos a que [esa partícula] es el Higgs", me cuenta Ricardo Piegaia, investigador del grupo de altas energías de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA y uno de los 20 participantes argentinos del experimento internacional. "Pero hay que probarlo".

Los científico están acostumbrados a ese avance zigzagueante y receloso hacia la "verdad". La incertidumbre y las cautas maneras de lidiar con esa incertidumbre, al fin de cuentas, resultan parte esencial en la dinámica de la ciencia. Richard Feynman, un famoso Nobel de Física y divulgador, reivindicaba el valor de la duda. "Creo que para resolver cualquier problema que nunca se ha solucionado antes, hay que dejar la puerta entreabierta a lo desconocido", decía. También, contemplar la posibilidad de que lo que vemos no sea lo que aparenta.

La estadística es un cancerbero ineluctable de la calidad y confiabilidad de una investigación. Cualquier experimento o ensayo diseñado para contratar una hipótesis tiene asociado un nivel de "significación", definido con anterioridad en función de la disciplina y naturaleza del estudio, cuyo propósito es descartar con suficiente grado de confianza que un resultado obtenido sea fruto del azar. En física de partículas, el nivel mínimo de significación que se requiere para confirmar un descubrimiento es "cinco sigmas". Esa es la cifra que ahora se verificó en los dos grandes detectores de partículas del LHC: la que motivó que los científicos presentes en Ginebra durante el anuncio estallaran en aplausos. Significa que la chance de que la partícula detectada, después del análisis de 500 trillones de trazas dejadas por las colisiones de protones a altísima velocidad, sea en realidad una fluctuación estadística de partículas ya conocidas, es ínfima: menor que uno en tres millones.

La probabilidad de error es tan baja como tirar un dado ocho veces "y que las ocho veces salga el número seis", me dice otra de las argentinas que tomaron parte de la investigación, María Teresa Dova, del Instituto de Física de la Universidad Nacional de La Plata.

Sin embargo, esa es mitad de la historia. Todavía queda la posibilidad de que la partícula hallada sea nueva, sí… pero que no sea el bosón de Higgs. O que sea apenas "una" de las cinco partículas de Higgs que postula otro modelo teórico, el de la Supersimetría. "La evidencia existente hasta el momento indica que sería el boson de Higgs, pero las incertezas en las mediciones son bastante grandes como para poder afirmarlo con total seguridad", me explica un tercer científico argentino que estudia los datos del gran colisionador de hadrones, Daniel de Florián, de la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA.

¿Cómo garantizar su identidad, entonces? El Modelo Estándar, por lo pronto, predice varios mecanismos (canales) de acoplamiento del bosón de Higgs a otras partículas, su "decaimiento" o desintegración posterior y las probabilidades relativas de cada uno de estos eventos. Esas son algunas de las huellas que rastrean los científicos en el LHC. Hasta ahora se constató la transformación del bosón en cuatro leptones (familia de partículas que incluye a los electrones) y en dos fotones. No son los canales de decaimiento más frecuentes, pero sí los más sencillos de detectar, destaca Piegaia. "Es más fácil encontrar una agujita en una mesa que cien agujas en un pajar de heno", compara. Cuando se publique el paper con los resultados completos a fines de mes, anticipa Dova, se aportarán evidencias de (al menos) un tercer canal de decaimiento. Y los científicos apuestan a verificar la mayor parte de los restantes antes de fin de año.

Así y todo, puede ser que haya que seguir ejercitando la paciencia. La semana pasada, apenas un día después de que los científicos del CERN hicieran su anuncio en Ginebra y muy cerca de allí, en Zurich, la FIFA informó que se va a incorporar, para las próximas competencias internacionales, la tecnología del Ojo de Águila para dirimir si la pelota entró o no en el arco. ¡Ojalá hubiera un Ojo de Halcón para confirmar la existencia del bosón! Como se necesita analizar muchos parámetros observables, no existe una definición o convencion estricta que habilite a decir "éste es el Higgs", señala De Florián.

"De hecho", agrega el autor del libro Una expedición al mundo subatómico (Eudeba), "el LHC va a ser capaz de medir algunos de los acoplamientos con errores del orden del 10-15 por ciento porque no es una maquina de precisión para esas determinaciones. Así que para darle el DNI, va a tener que ir pasando algunas pruebas de a poco, ¡hasta convencernos!"

La confirmación tiene en vilo a los científicos. Queremos "cerrar" el Modelo Estándar, subraya Dova. "Que sea el Higgs. Y si no es el Higgs, que cumpla ese rol", añade. La importancia del "veredicto" final no se puede exagerar. El eminente físico Lawrence Krauss, director del Proyecto Orígenes de la Universidad Estatal de Arizona y autor de A Universe From Nothing ("Un universo de la nada", Free Press, 2012 ), sostiene que si la partícula en cuestión es en verdad la de Higgs, ello valida una revolución sin precedentes en nuestro entendimiento de la física fundamental. Y acerca a eximir a la ciencia de la necesidad de cualquier intervención sobrenatural hasta el comienzo del universo y, quizás, "incluso antes del comienzo, si hubo un antes".

"El campo de Higgs (asociado a la partícula) valida la noción de que el espacio podría contener las simientes de nuestra existencia", añade Krauss. "Muchas características de nuestro universo, incluida nuestra existencia, podrían ser consecuencias accidentales de condiciones asociadas con el nacimiento del universo. Y, por otra parte, crear ‘cosas’ a partir de ‘no cosas’ deja de ser un problema: todo lo que vemos pudo haber surgido como un eructo cuántico sin mayor propósito en el espacio, o tal vez un eructo cuántico del mismísimo espacio. Los humanos, con sus herramientas sorprendentes y sus cerebros excepcionales, tal vez hayan dado un paso gigantesco para reemplazar la especulación metafísica con un conocimiento empíricamente verificable. Podría decirse que la partícula de Higgs es ahora más relevante que Dios".