Mentiras y verdades del bosón de Higgs

¿Es Peter Higgs el héroe de esta hazaña científica? ¿Puede el lenguaje común explicar la física de partículas? ¿Vale la pena invertir tanto dinero? ¿Qué tiene que ver Dios en esto?

“Hemos observado en nuestros datos indicaciones claras de la existencia de una nueva partícula”, fueron las palabras del director general del CERN, Rolf Heuer, anunciando lo que sería el mayor hito de la física en lo transcurrido del siglo: el hallazgo del bosón de Higgs, la misteriosa “partícula de Dios” cuya existencia profetizaron una docena de físicos eminentes hace casi cincuenta años.

No es la primera vez en la historia de la ciencia que una gran idea se le atribuye a uno solo de sus creadores, en este caso al británico Peter Higgs. Tendrá que ser la Real Academia Sueca de Ciencias la encargada de enmendar esta injusticia a la hora de otorgar un Nobel por la magnífica hazaña. Por fortuna, la Sociedad Americana de Física (APS) ha reconocido el esfuerzo de muchos otros científicos que allanaron el camino: Robert Brout, François Englert, Gerald Guralnik, C. R. Hagen y Tom Kibble recibieron el prestigioso premio J. J. Sakurai por “dilucidar las propiedades de la ruptura súbita de simetría en teorías gauge relativistas”.

La historia del descubrimiento comenzó hace 48 años, con un trabajo corto, de apenas dos páginas, que Higgs envió a la revista Physics Letters, y el cual fue rechazado. Por sugerencia de los editores, el autor decidió añadir un párrafo en el cual mencionaba algunas implicaciones de sus desarrollos teóricos, entre ellos la existencia de la partícula que lo inmortalizó. De no haber sido por este accidente del destino, el célebre bosón podría hoy llevar otro nombre. Finalmente el artículo fue publicado, pero en otra revista, Physical Review Letters.

Comprender la naturaleza de la materia ha sido una quimera desde la época de los filósofos presocráticos. Siglo y medio después de que Dalton formulara su teoría atómica, y sesenta años después del descubrimiento del electrón, los físicos aún no sabían cómo poner orden en ese zoológico anárquico de criaturas fantásticas que era el mundo subatómico conocido. Fue en la década de los 70 cuando por fin inventaron una exitosa “cladística”, denominada ‘modelo estándar’.

Esta formidable construcción matemática daría cuenta de las partículas elementales que conforman toda la materia, así como de las cuatro interacciones observadas en la naturaleza: la electromagnética, la interacción débil, la fuerte y la gravitatoria, siendo esta última pieza la más difícil de encajar en el rompecabezas.

Dentro del modelo estándar, las partículas vienen a ser extraños entes situados en ese umbral misterioso entre la existencia y la nada, campos vibrantes que en el nivel cuántico representan ondas-partículas. Su espín, una propiedad intrínseca, las divide en dos grandes grupos: bosones, en honor al gran físico indio Satyendranath Bose, y fermiones, en honor a Enrico Fermi. Estos últimos se dividen a su vez en doce tipos: seis quarks y seis leptones, con distintos nombres exóticos.

El núcleo atómico estaría conformado por quarks, ladrillos básicos que componen los protones y los neutrones. Dentro del grupo de leptones estarían el electrón, el muon, el leptón tau y sus correspondientes neutrinos. De otro lado, los bosones serían los responsables de las interacciones. Los llamados W y Z se encargarían de mediar la interacción débil; los gluones, la fuerte; los fotones, la electromagnética, y el supuesto ‘gravitón’, la fuerza gravitatoria.

Otra pieza fundamental de la teoría sería una misteriosa entidad llamada campo de Higgs. Se supone que fue este campo el encargado de “condensar” ese caldo primigenio de fluctuaciones cuánticas que era el universo, fracciones de segundo después del Big Bang, para luego convertirlo en los incontables soles, cúmulos y galaxias que hoy iluminan el cielo nocturno.

Metáforas y matemáticas

Pero, ¿qué significa toda esa palabrería petulante que más parece monserga esotérica Nueva Era que auténtico discurso científico? En primer lugar, debemos entender que los modelos matemáticos difícilmente encuentran asidero en nuestra concepción intuitiva del mundo. No podemos formarnos, por ejemplo, una imagen convincente de un espacio curvo en el cual un viajero regresa siempre a su punto de partida después de un largo viaje. El símil de la superficie de una esfera no es del todo convincente, pues requiere olvidar una dimensión espacial (arriba y abajo). En el formalismo matemático, sin embargo, es posible concebir esferas de tres o más dimensiones.

En segundo lugar, debemos ser conscientes de que toda explicación de un concepto físico dada en palabras no puede ser más que una metáfora imperfecta, lo cual no implica que detrás de esas aparentes ficciones no pueda haber un trasfondo riguroso. Comprender estas ideas, sin embargo, requiere hablar el lenguaje matemático. Así que, en sentido estricto, los párrafos anteriores pueden insinuar algo, pero no explican nada. Además, no sería yo el más autorizado para hacer una discusión completa.

No son pocos los libros divulgativos de cosmología o física cuántica que logran crear más confusión que conocimiento. Breve historia del tiempo, del célebre Stephen Hawking, quizá sea el mejor ejemplo: un libro traducido a decenas de idiomas, pero que no se entiende en ninguno, como dijo alguien. Mucho peor lo que ocurre con la divulgación científica en la radio, los diarios o la televisión. En medio de todo el despliegue mediático no faltó quien alegara que el bosón de Higgs confirmaría la existencia de un ser superior. Y nada menos que un editorial del periódico El Tiempo afirmaba: “… esta partícula podría anular la visión bíblica del origen del universo […] y vendría a probar la innecesariedad (sic) de un soplo divino...”. Ni lo uno ni lo otro, porque ninguna teoría física prueba o refuta la existencia de Dios. El calificativo desafortunado, “partícula de Dios”, es irónicamente una metamorfosis jocosa de la expresión inglesa “goddamn particle”, “partícula maldita”, como la llamó originalmente el Nobel Leon Laderman, en alusión a su carácter elusivo.

Es prematuro afirmar que la partícula observada corresponda al bosón de Higgs. Los científicos tendrán que verificar primero que sus interacciones con otras partículas se ajusten a lo predicho por las ecuaciones. Haber encontrado esta partícula fundamental no es ni mucho menos el capítulo final de la física de partículas. La gravedad, la más familiar de las fuerzas de la naturaleza, aún se resiste a encajar en este y otros modelos. De otro lado, los físicos conjeturan otra forma de materia y energía, llamada “oscura”, que constituiría el 96% de la energía total del universo que, con o sin bosón de Higgs, estaría aún por explicarse.

Es indudable que, de tener un final feliz, la historia del bosón de Higgs sería un hito en nuestra comprensión de la naturaleza. No obstante, el costo de estos proyectos ya supera los US$10.000 millones. Habría que cuestionarse si estas inversiones se justifican en un mundo agobiado por problemas mucho más urgentes y fundamentales.