El 8 de abril de 2024, el físico teórico británico Peter Ware Higgs falleció a la edad de 94 años. Fue hace casi 12 años, el 4 de julio de 2012, en una sala de conferencias bastante desfavorable ubicada en Ginebra, Suiza, cuando Higgs se convirtió en un ícono figura en la ciencia moderna.
Ese fue el día en que se anunció que las colisiones entre partículas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) La instalación, posiblemente el experimento científico más ambicioso y audaz jamás realizado, reveló la existencia del Bosón de Higgs.
El descubrimiento del bosón de Higgs, llamado así en honor del propio Higgs, ha sido vital para el campo de la física de partículas. Fue el último ocupante del zoológico de partículas que se necesita para completar lo que se conoce como «Modelo estándar de física de partículas.«, la mejor descripción que tenemos del universo en la escala más pequeña.
Para los Higgs, nacidos en Newcastle upon Tyne, Reino Unido, de madre escocesa y padre inglés, el 29 de mayo de 1929, el momento fue recibido con una gran emoción. Esto no fue sorprendente, dado que este anuncio representó la culminación de cinco décadas de su trabajo y validó una teoría a la que se negó a renunciar.
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Más allá de la culminación del Modelo Estándar, el descubrimiento del bosón de Higgs señaló la necesidad de que los físicos comenzaran a explorar la física más allá de los parámetros a los que estaban acostumbrados, fijando así el rumbo de la física en las próximas décadas.
«La contribución de Peter Higgs a la física moderna es absolutamente excepcional», dijo a Space.com Luz Ángela García Peñaloza, cosmóloga de la Universidad ECCI de Colombia. «Su trabajo en teoría cuántica de campos condujo a una teoría por la que más tarde recibiría el Premio Nobel de Física y explica el mecanismo que proporciona masa a las partículas fundamentales.
«Estaba muy adelantado a su tiempo».
50 años buscando una sola partícula
El siglo XX marcó el nacimiento de la física de partículas como disciplina propia y provocó grandes avances en este campo naciente. Sin embargo, a medida que ese siglo llegaba a su fin y el zoológico de partículas creció en términos de sus ocupantes, los físicos comenzaron a preguntarse por qué algunas partículas tenían masa y otras, particularmente las partículas de luz llamadas «fotones», no la tenían.
En 1964, los físicos que estudiaban el fuerza nuclear débil, que es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza que determina la desintegración atómica de los elementos transformando protones a neutronesconcluyó algo sorprendente.
Los portadores de esta fuerza, Bosones W y Z, no debería tener masa; sin embargo, el hecho de que la fuerza débil pareciera fuerte en distancias cortas y débil en distancias largas significaba que no podían carecer de masa. Si lo fueran, se correría el riesgo de romper una importante regla de la física llamada simetría, que garantiza que las leyes de la naturaleza sean las mismas sin importar cómo se vean. Según el CERNse puede pensar en el problema de simetría como algo análogo a un lápiz parado sobre su punta (un sistema simétrico) que de repente se inclina para apuntar en una dirección preferida, destruyendo así su simetría.
En 1964, Peter Higgs, François Englert y Robert Brout propusieron una solución. Podría haber algo, dijeron, que «engaña» a la naturaleza para que rompa espontáneamente la simetría. Entonces, ¿qué podría ser ese algo?
Higgs y sus colegas pensaron que, cuando nació el universo, podría haber estado lleno de lo que se llama «el campo de Higgs» en un estado simétrico, pero inestable, como ese lápiz en precario equilibrio.
En apenas fracciones de segundo, ese campo, el «campo de Higgs», encontraría una configuración estable, pero al hacerlo rompería su simetría. Esto, a su vez, da lugar a algo llamado «mecanismo de Brout-Englert-Higgs», que otorga masa a los bosones W y Z y resuelve la discrepancia.
Si bien esta habría sido una teoría vital por derecho propio, más tarde se descubrió que el campo de Higgs otorgaría masa a muchos otro partículas fundamentales, y que la fuerza de estas interacciones daría a diferentes partículas diferentes masas. Esto significaba que, de confirmarse, la teoría tendría importantes ramificaciones para la ciencia.
El siguiente paso fue conseguir esa confirmación con el descubrimiento de una partícula que actuaría como «mensajera» del campo de Higgs: el bosón de Higgs.
Esta búsqueda justificaría la construcción del LHC. Con 27 kilómetros (17 millas) de largo, es el acelerador de partículas más grande jamás construido y con un costo de alrededor de 4.750 millones de dólares.
«El trabajo de Higgs es una de las principales razones por las que se construyó el LHC en primer lugar», dijo a Space.com Nima Zardoshti, física experimental de altas energías del CERN. «Sus predicciones proporcionaron algunas de las orientaciones teóricas cruciales sobre el alcance de energía requerido por el LHC para potencialmente encontrar nueva física».
En 2012, ese gasto y diez años de esfuerzo de una colaboración internacional de 23 estados miembros del CERN dieron sus frutos.
Se creó una cascada de partículas resultantes de la desintegración del bosón de Higgs y fue capturada tanto por el detector LHC ATLAS como por el detector Compact Muon Solenoid (CMS). Ésta fue la confirmación necesaria de la teoría del campo de Higgs.
Higgs y Englert compartiría el Premio Nobel de Física de 2013 por este descubrimiento.
«Con el profesor Peter Higgs, la física ha perdido a un gentil gigante del campo», dijo en un comunicado de prensa Suzie Sheehy, profesora asociada de física en la Universidad de Melbourne y profesora invitada en la Universidad de Oxford. «El trabajo de Higgs se celebra con razón como una hazaña increíble de investigación impulsada por la curiosidad: su propuesta de 1964 sobre la existencia potencial del campo de Higgs y una partícula relacionada, el bosón de Higgs, parecía en ese momento una idea oscura… sólo una de Se han propuesto muchos mecanismos teóricos para explicar incógnitas en la física fundamental.
«Luego se necesitaron casi 50 años (y alrededor de 13.000 otros científicos e ingenieros) para construir los experimentos (ATLAS y CMS) que permitieron descubrir el bosón de Higgs en 2012 en el Gran Colisionador de Hadrones».
Sheehy añadió que menos conocido es cómo la investigación impulsada por la curiosidad ha tenido una enorme influencia práctica en nuestras vidas, produciendo beneficios inimaginables como la World Wide Web y mejores tecnologías de tratamiento del cáncer.
«La historia de Higgs representa una lección importante para todos nosotros sobre cómo funciona la ciencia: habría sido la primera persona en señalar que la ciencia no ocurre en escalas de tiempo de unos pocos años», dijo Sheehy. «Necesitamos garantizar el apoyo a largo plazo para la investigación impulsada por la curiosidad si queremos lograr los tipos de avances en nuestra comprensión del universo por los que se celebra a Peter Higgs. «
«Aunque ya lo hemos descubierto, medir con precisión las propiedades del bosón de Higgs sigue siendo una de las formas más prometedoras de explorar la física más allá del modelo estándar», añadió Zardoshti. «El trabajo de Higgs ha dado y seguirá dando forma al campo durante muchos años y es posiblemente la mayor historia de éxito de la física teórica del siglo XXI».
Como periodista científico, el legado de Higgs también ha afectado personalmente mi vida.
El 4 de julio de 2019, me invitaron a visitar el LHC durante su cierre y actualizaciones, ver su detector ALICE de cerca y explorar kilómetros de túneles bajo Francia y Suiza, donde se encuentra el colisionador.
Antes de eso, yo, junto con varios otros periodistas, asistimos a una sesión de orientación en el CERN en Ginebra. Muchos de nosotros nos dimos cuenta de que ese día marcaba exactamente siete años desde el anuncio del descubrimiento del bosón de Higgs, y estábamos sentados en el mismo salón donde Peter Higgs una vez derramó lágrimas al escuchar la confirmación de que su teoría había llegado a buen término. Pude tomar rápidamente una imagen muy pobre de esa sala. Me aseguré de tomar esta imagen desde la perspectiva de los mismos asientos donde se sentaba Higgs, para ver qué habría visto en ese día trascendental.
El momento me puso la piel de gallina. Todavía lo hace.
Había escrito muchas veces sobre cómo el descubrimiento del bosón de Higgs era vital para nuestra comprensión de la física, y continuaría haciéndolo muchas más veces. Sin embargo, en esa sala de conferencias sentí una conexión con ese momento, y sé que muchos de los que se han sentado allí desde entonces también han sentido esa conexión.
Imagine un campo no cuantificable que se extiende a través del tiempo y el espacio para darle peso metafórico a un momento único y vital que lo cambió todo: un campo que puede conectar a todos los que aprenden sobre ese momento entre sí.
Creo que a Peter Higgs le pudo haber gustado esa idea.
