Apuntes científicos desde el MIT

Apuntes científicos desde el MIT

Este Blog empezó gracias a una beca para periodistas científicos en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Boston, donde pasé un año aprendiendo ciencia con el objetivo de contarla después. Ahora continúa desde Nueva York buscando reflexiones científicas en otras instituciones, laboratorios, conferencias, y conversando con cualquier investigador que se preste a compartir su conocimiento.

Lo que le faltaría al LHC…¿Y si el Higgs lo descubren en EEUU?

Por: | 18 de enero de 2010

Lo que os cuento a continuación es cotilleo científico tras conversación desenfadada con amigos físicos que investigan con el Large Hadron Collider (LHC) del CERN.

El LHC situado en Ginebra es –de lejos- el acelerador de partículas más potente que existe en el mundo.

Detrás de él viene su colega/competidor el Tevatrón del Fermilab (EEUU), un acelerador que ha generado grandes resultados pero cuyo cese de operaciones está previsto –en principio- para este 2010. Digo en principio porque se ve que entre el accidente que dejó inoperante durante un año al europeo LHC, y que ahora anda todavía funcionando lejos de su potencia máxima, algunos integrantes del estadounidense Tevatrón están proponiendo alargar su vida útil para ver si consigue robarle al LHC lo que sería el descubrimiento más importante de la física de partículas en los últimos 30 años: descubrir el bosón de Higgs.

Hace un par de años nadie en el Fermilab contaba con ello; el LHC del CERN iba pronto a dejar obsoleto a su Tevatrón. Pero ahora mantienen un atisbo de esperanza. Y en el accidentado LHC se ve algunos andan un poquito recelosos... No es para menos; descubrir el bosón de Higgs (o confirmar su inexistencia) es el principal objetivo de la primera etapa de “el mayor experimento científico de toda la historia”. Sólo les faltaría que se les avanzaran desde EEUU… ¿es eso posible? Muy difícil, pero no descabellado. Vayamos por partes.

¿Qué es el bosón de Higgs?

Es la pieza fundamental que falta para encajar el modelo estándar de la física de partículas. Me explico: Desde hace decenas de años los físicos han ido encontrando y caracterizando todas las partículas fundamentales que existen (quarks, electrones, gluones, muones…), y formulando las leyes que rigen sus propiedades y comportamiento. Todo esto constituye un modelo estándar que les encaja muy bien, salvo en un ligero detalle: según sus ecuaciones estas partículas… no tienen masa! ¿Cómo? Si; el modelo estándar tal y como se encuetra en estos momentos no puede explicar ni la gravitación ni por qué algunas partículas poseen masa (como el electrón o un quark) y otras no (un fotón).

Bueno… sí puede explicarlo, siempre y cuando exista una partícula hipotética llamada bosón de Higgs que sería la responsable de dar masa al resto de partículas. Así casaría todo (o casi). El bosón de Higgs no ha sido detectado experimentalmente todavía, pero el modelo estándar lo predice, y todo apunta que cuando el LHC sea capaz de rastrear la región de energías en la que se supone se halla el bosón de Higgs, lo encontrará.

Y si no lo hace… modelo estándar a la basura.

¿Podría encontrarlo antes el Tevatrón?

El bosón de Higgs no se ha detectado todavía porque es muy “escurridizo” (la probabilidad de generar en colisiones las reacciones para producirlo es muy baja), y los aceleradores de partículas no han podido todavía “hilar tan fino”.

Ciertos experimentos en el CERN determinaron que su masa debe ser superior a 114 GeV/c2, y según cálculos de efectos cuánticos no puede superar los 185 GeV/c2. En algún lugar dentro de este margen se debería encontrar el bosón de Higgs. Bueno… no en cualquier lugar, pues el pasado marzo científicos del Fermilab analizaron una sección de este espectro y concluyeron que entre 160 y 170 GeV/c2, no hay rastro del bosón de Higgs. Culito prieto para el CERN… porque sin duda los estadounidenses siguen rastreando otras zonas.

¿Qué gran ventaja tiene el LHC? Que el Tevatrón del Fermilab no posee potencia suficiente para rastrear la mayor parte del espectro donde en teoría se encuentra el Bosón de Higgs. Y sin embargo, cuando el LHC termine del todo su reparación (aún quedan bastantes empalmes eléctricos entre imanes por remendar) y funcione a mayor capacidad, sí llegará sin problema a este mínimo de 114 GeV/c2.

A ver… las apuestas continúan muy a favor del LHC, pero se rumorea que en Ginebra no quieren perder mucho más tiempo, y que en Chicago quizás alargan la vida del Tevatrón por si acaso… hay varios premios Nobel, reputación y mucho prestigio en juego.

De todas maneras, lo que no puede conseguir el Tevatrón es demostrar que el bosón de Higgs no existe –que sería una noticia todavía más rompedora que su descubrimiento- . Esto sí puede hacerlo el LHC, si tras rastrear todo el espectro donde en teoría se encuentra el Higgs, no da con él. Porque si existe, debe aparecer de todas, todas. Y si no , hecatombe: el modelo estándar con el que los físicos llevan trabajando 50 años es imperfecto (y en ciencias exactas esto equivale a equivocado). Los físicos teóricos habrían estado jugando con el modelo estándar satisfechos porque les explicaba una enorme cantidad de fenómenos, pero haciendo oídos sordos a una pequeña incongruencia de menospreciable importancia como que no explica por qué las partículas tienen masa. En principio todos esperan y desean que el Higgs aparezca en los próximos años y confirme el modelo estándar, pero algunos reconocen que les alegraría incluso más que todo cayera por tierra y viviéramos una nueva gran revolución en el mundo de la física. Así la aventura se haría más interesante, y quizás podrían pedir financiación para más juguetitos con los que continuar el reto de descubrir la naturaleza más íntima de la materia.

Hay 67 Comentarios

Se adelantaron en la encuesta:http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2011/02/07/do-you-think-inflation-probably-happened/ !! Pero todavia se puede preguntar a la creme de la creme en física teorica: ver gráfico en este post, a los que habría que añadir muchos otros: http://www.science20.com/hammock_physicist/who_todays_einstein_exercise_ranking_scientists-75928 ) . Ojo, no confundir los porcentajes con probabilidades de ocurrencia !! No tiene sentido hablar de probabilidad con respecto a eventos de este tipo. O las teorias sobre las que preguntan son correctas y entonces sus predicciones se confirmarán experimentalmente o no lo son y entonces no se confirmarán. Así está bien planteado: en un planteamiento de pregunta dicotomica si/no sería más problematico obtener respuestas.

Felicidades por el blog ! Pere, porque no tiras de tus redes y haces una encuesta sobre el tema a físicos y otros expertos preguntando: piensas que se descubrirá el Higgs sí o no ? Del tipo de las que se han hecho para otros temas: http://www.cs.umd.edu/~gasarch/papers/poll.pdf Yo me voy a mojar: NO. Por otra parte, recordaros que encontrar el Higgs no es el problema que más obsesiona a los físicos si no el tema de la gravedad cúantica: integrar en una teoría coherente los resultados del Modelo Estándar (que cómo s ha dicho se mantendrán con o sin el Higgs) con la teoría de la relatividad general.

PEre, para cuando un post sobre el año de la biodiversidad? 2010 has been declared the International Year of Biodiversity by the United Nations – the year that celebrates the diversity of life on Earth, including every plant, animal and micro-organism. The global campaign is being run by the Convention on Biological Diversity (CBD) Secretariat which was set up after the Rio de Janeiro Earth Summit in 1992 to ensure the conservation and sustainable use of biodiversity. Nearly 200 countries have now signed up to the Convention. In 2002, these countries promised to achieve a significant reduction of the rate of biodiversity loss at the global, regional and national level by 2010.

La piscología se reduce a estudios estadísticos.

UK, Yes we can!

IGV: La Neurociencia es una ciencia multidisciplnar, donde todos los puntos de vista para entender el cerebro tienen cavida, y se me olvido la ingenieria, un aspecto tambien muy importante, en el diseño de robots, y todo lo que rodea a la inteligencia artificial. Pienso que para avanzar en neurociencia se necesita un grupo multidisciplinar,por eso es tan dificil ese avance, porque los lenguajes son muy diferentes, pero se puede conseguir. En mi opinion, los psicologos juegan un papel muy importante en Neurociencia cognitiva . Los experimentos de Paulov, Skinner, los padres del codicionamiento clasico en lo que al aprendizaje se refiere, se siguen haciendo hoy en dia en laboratorios de todo el mundo, eso si, con tecnicas no invasivas como el mri, meg, eeg, y los psicologos tienen que decir mucho sobre esto. A mi personalmente,la fisica me apasiona, pero me decante por la Neurociencia, que todavia me apasiona mas.

José-UK dixit: "Biologia, quimica, fisica, matematicas, psicologia...hay mucha ciencia aqui amigo" GRACIAS por considerar la psicología ciencia, por la parte que me toca. Nunca será una ciencia exacta, pero algunos psicólogos creemos en el método científico y lo defendemos contra viento y marea, aunque en las secciones de psicología de las librerías ya no se encuentre más que esoterismo, autoayuda, crecimiento personal y fórmulas de éxito y felicidad; Bernabés Tiernos, Coelhos, Bucays y toda esa fauna. Es durillo ser psicólogo en los tiempos que corren, dan ganas de abjurar o renegar. Creo que los científicos tenéis, lógicamente, una idea poco o nada positiva de los psicólogos, por eso se agradece un poco de campaña a favor. Aunque... ya casi no leo psicología, prefiero la literatura o incluso la física.

¿Qué coño sabrá un químico de biología? Dedicaos a producir plásticos y dioxinas y a sacar destilados del petróleo, y dejad la biología a los biólogos.

Entonces debes ser el nuevo Newton, que sabía de todo, matemáticas, física, química, alquimia, astrología. Ya tenemos próximo nobel prize. sigue asi

Al comentario ignorante de mi mujer...y todo lo demas...soy tambien quimico, :) Biologia, quimica, fisica, matematicas, psicologia...hay mucha ciencia aqui amigo, y la ciencia no tiene limites.

Y el Pisuerga pasa por Valladolid.

Bah, ¿qué idea puede tener un doctor en física sobre biología molecular? La pedantería de algunos físicos no tiene límite. Dedicaos a los electrones y al bosón de Higgs y dejad la biología a los biólogos.

Alguno de vosotros ha agradecido que todavía no haya aparecido nadie que aquí se atreva a hablar de Diseño Inteligente. Me temo que vuestras "Oraciones" no han sido contestadas... !Porque aquí estoy yo! Para confirmar que hay muchas personas (incluídos Doctores en física) que no ven, en absoluto contradición alguna con un Diseño Inteligente de un "Arquitecto" inteligente. Esta discusión no es nueva y yo no voy a aportar nada nuevo. Sólo quiero dejaros dos pensamientos fundamentales: 1) Pensar que no hay diseño previo es realizar una contraditio científica, porque precísamente lo que se busca siempre por parte de los científicos fronterizos es eso, precisamente, el diseño, el órden, la conjunción entre la teoría y la expresión natural. 2) La Apuesta de Pascal (que no voy a explicar aquí por falta de tiempo, pero que fácilmente podrá indagar el curioso en Wikipedia). No hay contradición, no la hay.

gran post el de Jorge el de la centrifugadora; para el no fisico, si alguien se molesta en intentar explicar algo tan complejo y pierde unos minutos de su tiempo lo minimo que podrias hacer es agradecerle el intento. Si te frustra el no entender nada pues leete unos libros e intenta pillarlo tu solito majo

Yo entiendo que para la gente que está metido en esto debe ser guay encontrar las cosas esas , las particulitas... Son tan frikis que les da igual fabricar una bomba atómica, estoy completamente convencido de que no tienen ningún tipo de moral. Los Oppenheimers se arrepienten a posteriori.

Bueno, Jorge, perdona mi mal humor. Tienes razón. Seguiré estudiando e intentaré digerir tu generosa explicación. La verdad es que te envidio por saber de esas cosas. Saludos

Nadena, te recomiendo leer "El Universo Elegante" de Brian Green, donde explica bastante bien lo que cuenta brevemente FIsico_de_raza en su post, sobre la unificacion de las fuerzas y las dimensiones compactadas. Ahi expican como es eso de que en cada punto del espacio tridimensional (o tetra si consideramos el tiempo) haya un pequenho "sub"-espacio de 7 dimensiones. Tan pequenho que es imposible percibirlo. El objetivo del libro es convencernos de que la teoria de super-cuerdas es una super teoria capaz de explicar todo. Una afirmacion muy fuerte y en la cual creen, segun tengo entendido, muy pocos fisicos. Hecha esta aclaracion, el libro esta muy bueno. Los primeros capitulos ademas explican las ideas basicas de relatividad especial, la general y la fisica cuantica de forma que mas o menos se pueden entender. Advierto que es un tocho de 500 paginas. Un poco mas largo que la explicacion de Jorge (que me parecio buenisima y muy clara). Este blog esta muy bueno. Es hora de que le perdamos el miedo a las ciencias duras y me parece fantastica esta iniciativa de divulgacion. Felicitaciones Pere. Una consecuencia (y tambien causa) de la calidad de este blog son los comentarios. Buenisimos! Agradezco en particular a la gente con curiosidad y vocacion de explicar, como Fisico_de_raza y el de la centrifugadora que se toman el tiempo de escribir tochos pa los no fisicos. En un futuro, gracias al Pere, voy a poder ligar una chica en la disco hablando de la teoria de campos, de variedades de Calabi-Yau y que guay que encontraron el Higgs.

Jorge, pensé que no haría falta decirlo, por obvio, pero allá va: tu explicación de los campos es estupenda. Obviamente, sin unas nociones básicas no se entienden algunas cosas, como el Principio de exclusión de Pauli, pero eso no es culpa tuya. La culpa es de Pauli, of course. Sigue centrifugand@

Hola, intento responder a Jose-UK y a nadena en la medida de mis posibilidades... Jose-UK: La conexión entre la no conservación de la paridad en las interacciones débiles y el carácter quiral de las moléculas de la vida fue sugerida hace muchos años, casi inmediatamente después de descubrirse la primera, allá por los años 50-60... Hay un clásico de divulgación científica, “El electrón es zurdo” de Asimov en el que sugiere esa posibilidad, mencionándola como una pura especulación. En realidad, toma eso como pretexto para explicar (muy bien por cierto) en varios capítulos lo que es la no conservación de la paridad y en otros lo que quiere decir que las moléculas de la vida sean quirales. Recomiendo el libro de todas todas, a pesar de sus años... Al final, menciona la especulación de que tengan alguna relación. Yo creo que el estado actual del tema es que sigue siendo eso, ni más ni menos que una especulación, con pocos visos de ser cierta. La interacción débil es en primera instancia únicamente la responsable de la desintegración beta y como tal, poco relevante para la vida en la Tierra. Lo más probable es que la primera molécula del tipo que sea (aminoácido, azúcar, yo de eso no entiendo...) que por puro azar se formó tomó una ventaja evolutiva que a la postre resultó decisiva. La vida se caracteriza a nivel bioquímico por moléculas que son capaces de sacar copias exactas de sí mismas, o sea que la carrera estaba lanzada... Por cierto, lo que son las cosas y la gracia que tiene la Física, un mecanismo del tipo que estoy describiendo para explicar la asimetría de la vida, se conoce en Física como “ruptura espontánea de la simetría”. En principio hay simetría entre izquierda y derecha, pero el sistema, una vez elegida inicialmente una de las dos opciones, por azar o por lo que sea, aparece en adelante asimétrico. Justamente ese mismo mecanismo en otro orden de cosas, un poco más elaborado pero en esencia el mismo, es el que se propone para el mecanismo de Higgs. En principio hay una situación simétrica en la que las partículas no tienen masa. Pero por efecto de una interacción, se rompe espontáneamente la simetría y algunas partículas adquieren masa... nadena: Lo de las 11 dimensiones no lo puede visualizar nadie y menos “explicarlas una a una”... En realidad nadie puede visualizar nada más que 3 dimensiones espaciales y 1 temporal. Lo que pasa es que cuando uno calcula cosas y pasa de 1 a 2 dimensiones, hay un cambio notable y puede visualizar geométricamente las cosas. Si pasa de 2 a 3, ya no hay tanto cambio y uno sigue pudiendo visualizar las cosas. Con más de 3 dimensiones, uno ya no puede ver las cosas geométricamente, pero desde el punto de vista matemático, para calcular, generalmente no hay mayor problema... Voy a tratar de dar alguna pincelada, junto con mi opinión, de estas teorías. Todo esto surge del deseo de unificar la gravitación, y a nivel cuántico, con las otras 3 interacciones fundamentales. Las otras 3, si bien no están plenamente “unificadas”, sí que se ve que están cortadas por el mismo patrón. El asunto es que la gravitación es tan débil comparada con las otras, que se predice que la unificación sólo se va a producir a energías fantásticamente elevadas, que sólo se han “visto” cuando el Universo tenía una edad de una fracción de segundo después del Big Bang. Energías muchos órdenes de magnitud por encima de lo que puede conseguir el LHC y, previsiblemente, los aceleradores que le sucedan en un tiempo imaginable... Las teorías de supercuerdas con sus 11 dimensiones, todas compactadas excepto las 3+1 que conocemos tienen un problema: para que se manifiesten esas dimensiones hay que ir a esas energías fantásticas. Parece “poco probable”, por decirlo de un modo suave, que se puedan nunca verificar experimentalmente (a lo mejor nos equivocamos...). Entonces tenemos lo que decía en un post anterior: una teoría muy bella, pero cuyas predicciones no se pueden verificar experimentalmente, no tiene un acomodo fácil en la Física... Saludos

Bueno, sirve para abrir la posibilidad de que alguien entienda, leyéndolo, algo de lo que intentaba explicar. Sin el tocho, dicha posibilidad ni existe. Ya te dije que siento que a ti no te haya servido, y lo siento, porque me habría gustado que fuera así; aunque no es que te debiera personalmente una explicación de Cuántica de Campos. Creo que a todos nos genera sentimientos negativos leer o escuchar una explicación que no sirve para aclararnos las cosas, o que incluso nos deja más confundidos. Al menos a mí me pasa, y está claro que a ti también. Pero entiende que eso es sólo una reacción emocional: Nadie que intenta explicar algo lo hace mal aposta. Al contrario, normalmente lo intenta con buena fe y esfuerzo. Dale también un voto de confianza a la posibilidad de que sea un tema difícil de explicar a través de un comentario en un blog. Lo que intento explicar en ese tocho es la Cuántica de 3º, 4º y 5º de carrera de Física, versión express: A mí (que se me da relativamente bien) cada concepto nuevo durante esos tres años me costaba un huevo entenderlo, y usaban como base las Matemáticas y la Mecánica de los primeros tres años. También, hay distintos medios para explicar una misma cosa, y a cada persona le entran más fácil unos u otros. Yo por ejemplo entiendo las cosas más fácilmente cuando las veo en un dibujo o en una animación; así que probablemente tampoco habría entendido un peo de lo que escribí arriba. Pero entre que no sé pintar, y que aquí no se puede, pues tocho de texto es lo que hay... En fin, que te lo tomes más cool :) Espero que mi tocho te sirva al menos para que, cuando consigas una explicación mejor, te suene la letra de la canción :)

Yo por suerte o por desgracia sí soy físico. Licenciado justito y de los que en el pleistoceno inferior nos llamaban "ingenieriles". Me ha gustado mucho la explicación de Jorge el de la centrifugadora. Gracias.

No se de que sirve poner un tocho incomible sobre física, muy mal explicado. A mí me gusta la física, pero con profesores como tú... En fin, que sabes mucho, eso está muy bien, congratulations. Enhorabuena. Y también congratulations a anónimo, otro listorro de la red.

A mi lo que me tiene más fascinado de todo esto, de la teoría estandar y de la de cuerdas, es la certificación de 11 dimensiones. No soy físico. Me interesa el tema símplemente. Pero ¿alguien podría explicar estas 11 dimensiones una a una?. Eso me tiene loco.

Otro asunto acerca de este fascinante campo de la fisica de particulas, y la busqueda de una teoria que unifique las 4 fuerzas fundamentales existentes: la gravitacional, la electromagnetica, la nuclear fuerte y la debil. Es curioso, pero hasta la fecha, las proteinas biologicas que conocemos estan formadas por aminoacidos levogiros, es decir moleculas que giran el plano de luz polarizada hacia la izquierda, de la misma forma que los nucleaotidos que componen las moleculas de ARN y de ADN. Siempre me he hecho la siguiente pregunta, que posible fuerza ha podido generar esta propiedad en los aminoacidos biologicos?, y si esta ha sido la causante de que la doble helice de nuestro ADN gire a la derecha, y no a la izquierda. Habra podido ser la fuerza nuclear debil?...muchas muchas preguntas sin resolver...

GRacias, físico de Raza. Es cierto que sí me interesa el debate del principio antrópico, je,je, pero en la línea seria: entender la materia y el universo desde el postulado de que cualquier teoría tiene que ser compatible con la aparición del carbono y sus desarrollos (una física del carbono), y que explique mejor cómo a partir de los principios de la química orgánica surgió la vida, y que dé sentido a los parámetros sin explicación (pero con comprobación experimental) del modelo estándar. . Digamos que el P.A. es un axioma lógico que debe respetarse, porque en otro universo con otra constante cosmológica, otro valor de la masa del electrón y otros etc, las cosas podrian haber sido totalmente distinitas, con otros parámetros. Lo que no me interesa es el uso interesado del principio antrópico para esgrimir el "principio antropocéntrico".

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Sobre el autor

Pere Estupinya

. Soy químico, bioquímico, y un omnívoro de la ciencia, que ya lleva cierto tiempo contándola como excusa para poder aprenderla.
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