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    domingo, 18 de diciembre de 2011

    Novedades sobre la Partícula de Higgs

    - Muchos físicos, incluidos tres Nobel, descartan que las partículas vayan más rápido que la luz
    - Se estudian como pieza clave del universo subatómico
    - Revuelo a la velocidad de la luz
    - Sheldon L. Glashow: "Si este experimento es correcto, diré a la naturaleza: vale, me rindo"

    El universo está llenísimo de neutrinos: miles de millones de ellos atraviesan cada segundo cada centímetro cuadrado del planeta, de cada persona, del agua, del papel de este periódico (o esta pantalla de ordenador)... Estas partículas elementales se producen, por ejemplo, en el interior de las estrellas por el simple hecho de lucir, o en las centrales nucleares; no tiene carga eléctrica ni apenas masa y atraviesan todo tipo de materia sin hacerse notar porque prácticamente no interaccionan con nada. Hay detectores para cazarlas tan exóticos como el IceCube, en el hielo del mismísimo Polo Sur, para buscar nuevas fuentes de neutrinos en el cielo. Desde que se propuso su existencia, hace 80 años, atraen un enorme interés entre los científicos por sus peculiares características y, ahora mismo, porque apuntan hacia horizontes inexplorados de la física. Pero hace tres meses casi les dan un buen susto, cuando los especialistas de un extraño experimento anunciaron que, según sus medidas, los neutrinos viajan más rápido que la luz, violando el límite de velocidad establecido en la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein. Ese límite máximo de velocidad de propagación de interacciones, como dicen los físicos, está en el corazón mismo de dicha teoría.
    “Miles de experimentos han confirmado a lo largo de los años, una y otra vez, que la Relatividad es correcta, nunca se ha visto algo como esto”, comentaba esta semana el estadounidense David Gross, Premio Nobel de Física (2004), en la conferencia inaugural del Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC), en Madrid. Como él, la opinión prácticamente unánime entre los expertos es que algo falla en ese experimento, denominado Opera. “Tiene que estar mal, no puedo imaginármelo, no lo acepto”, añadía más tajante su colega Martinus Veltman, también Premio Nobel (1999).

    En los tres meses transcurridos desde el anuncio de los neutrinos supuestamente superlumínicos (desencadenando lo que otro Nobel, Sheldon Lee Glashow, llama Odisea de Opera), no solo no se ha encontrado el fallo, sino que los científicos han mejorado notablemente parámetros del experimento y les sigue saliendo lo mismo. Pero la sospecha inicial de que algo está mal no se debilita, sino que se refuerza.

    La teoría de Einstein establece el límite de la velocidad de la luz
    “Si fuera correcto, si fuera verdad que los neutrinos son más rápidos que la luz, sería como quitar un ladrillo de la base de un edificio, del edificio de la física, y entonces se desmorona entero”, apunta Antonio González Arroyo, catedrático de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM). “Puedes quitar un ladrillo de la parte superior y entonces haces ajustes pero el edificio se sostiene, mientras que si es de la parte de abajo... tienes que replanteártelo todo”.

    Opera, cerca de Roma, mide los neutrinos que se lanzan desde el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), junto a Ginebra, a 730 kilómetros de distancia y que atraviesan limpiamente la corteza terrestre (como estas partículas apenas interaccionan con otras, no hay quien las pare). Lo sorprendente es que, según los datos presentados a finales de septiembre, los neutrinos tardan en cubrir esos 730 kilómetros menos de lo que tardarían los fotones de luz. Sin embargo, la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein establece que la velocidad de la luz en el vacío es el límite máximo de velocidad en el universo. Por eso dice González Arroyo que supondría quitar un ladrillo de la base del edificio de la física. “Va contra todo lo que conozco en física”, dice Veltman. “Y no sé, la verdad, si la Relatividad tendría arreglo”. Tampoco Gross sabe si sobreviviría la teoría especial de Einstein: “Pero no me estoy dedicando a algo que probablemente esta mal”.

    El detector de partículas IceCube está en el hielo del mismo Polo Sur
    Los físicos de la conferencia del IFT consultados se manifiestan en la misma línea de incredulidad, porque no es que sea algo nuevo no sospechado antes —lo que podría ser un auténtico descubrimiento—, es que contradice lo demostrado con éxito en miles de pruebas experimentales de la Relatividad Especial, es incluso otras medidas de velocidad de neutrinos con mayor precisión. Como dice el catedrático de la UAM Enrique Álvarez, “si fuera verdad sería muy difícil de entender, habría que pararse a pensar todo desde el principio y haría falta un nuevo Einstein audaz para solucionarlo”. En cuanto a la posibilidad de hacer viajes en el tiempo, si los neutrinos violasen la Relatividad Especial, Gross la despacha rápidamente: “Ni siquiera hay que recurrir a eso, basta con la paradoja de que si uno viajase al pasado y matase a su madre de niña no nacería, no llegaría a existir para poder viajar al pasado y matar a su madre...”.
    En los tres meses desde este anuncio de Opera se han propuesto muchos artículos científicos al respecto, pero a Gross no le impresiona: “Lo que hace falta es uno bueno que lo explique”, dice. Tanto él como su colega Veltman recuerdan que se escribieron miles de artículos sobre la fusión fría, anunciada en 1989, que resultó ser incorrecta.

    De momento queda todo en suspenso hasta que otros dos experimentos (en EE UU y en Japón) repitan las pruebas de Opera y se vea si el efecto superlumínico se confirma o, como piensa la mayoría, se descarta. Tanta incredulidad se manifiesta en los supuestos neutrinos superlumínicos. González Arroyo se ve en la obligación de puntualizar: “No es que a los físicos nos desagrade lo imprevisto, al contrario: una cosa inesperada es como una puertecita que te da acceso a un coche que quieres inspeccionar por dentro y al que antes no sabías entrar. Pero esto de Opera no creo que sea ninguna puerta”.

    “Las medidas de Opera contradicen todo lo que sé de física”, dice Veltman
    Los neutrinos se estudian con enorme interés porque se sospecha que pueden ser una de esas puertas a lo hasta ahora inaccesible. De hecho, el último resultado de Opera es colateral, porque lo que está investigando el experimento (y otros en EE UU y en Japón) es una extraña propiedad de los neutrinos denominada oscilación. Hay tres tipos de estas partículas, y la oscilación es un fenómeno cuántico por el que, al recorrer largas distancias, los de un tipo de convierten en otro tipo y adquieren masa, aunque sea muy ligera.
    “La masa de los neutrinos indica que hay una nueva física más allá del Modelo Estándar, más allá de la física que ya conocemos, y medirla y verificar qué tipo de masa es muy interesante”, apunta la catedrática Belén Gavela. Pone otro ejemplo importante del alcance que tienen estas partículas en la frontera de la física: “Con unos experimentos de oscilaciones de neutrinos probablemente estamos a punto de descubrir algo que se llama violación de carga y paridad (CP), que es un ingrediente para explicar por qué el universo que vemos está hecho de materia y no de antimateria”.

    “Sería como quitar un ladrillo de la base del edificio”, aclara un científico
    También los cosmólogos y los astrofísicos están enormemente interesados en los neutrinos. “Emiten neutrinos todas las estrellas que lucen y todas las explosiones de supernova... y puede que sean parte de la materia oscura caliente del universo”, señala, como un par de ejemplos, Juan García-Bellido, otro de los participantes en la conferencia del IFT. “Los neutrinos que se emitieron un segundo después del Big Bang, lo que se llama el fondo cósmico de estas partículas, permean ahora todo el cosmos con una densidad de unos 400 neutrinos por centímetro cubico”, añade.

    Gross, en su charla, apuntó varias cuestiones abiertas de la física de frontera, más allá de la partícula de Higgs que tanto interés ha suscitado esta semana por los indicios de su existencia anunciados en el CERN. Entre varios misterios pendientes de respuesta y varias hipótesis y escenarios propuestos para abordarlos, destacó la masa de los neutrinos junto con incógnitas fascinantes, como la materia oscura o la aceleración de la expansión del universo. Lo de ir más allá de la física conocida, del llamado Modelo Estándar, no debe sorprender: al fin y al cabo, lo que Albert Einstein hizo con la gravitación fue ir más allá de Isaac Newton.

    “Higgs no será la última partícula”

    Sheldon Lee Glashow, premio Nobel de Física, considera que los indicios de la nueva partículas son insuficientes para decir que es un descubrimiento

    El físico teórico Sheldon Lee Glashow ha estado esta semana muy pendiente de los resultados sobre la búsqueda de la partícula Higgs presentados en el CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas). “La verdad es que me he quedado un poco decepcionado”, dice, “porque los indicios que tienen son más débiles de lo que yo creía”. Enseguida apunta que los científicos del CERN han sido “escrupulosamente honestos, incluso conservadores, sin exageración alguna” al exponer los resultados que tienen hasta ahora, pero se había creado una expectación enorme.

    Glashow, Premio Nobel de Física en 1979 (junto con Steven Weinberg y Abdus Salam), ahora profesor de la Universidad de Boston, con 79 años recién cumplidos, un auténtico coloso de la física teórica reconocido internacionalmente, no acaba de explicarse el enorme interés social que esta búsqueda del bosón de Higgs ha suscitado en todo el mundo. “Tal vez es porque la gente comparte la sensación que yo tengo de que tenemos la obligación de conocer el universo en que vivimos”, apunta.

    Explica que los indicios de Higgs presentados tienen aún una probabilidad de error que es inaceptablemente alta en esta disciplina para que algo sea considerado un descubrimiento. “Yo he visto muchas veces en mi vida, muchas veces, desaparecer señales con 3 sigma [medida del error estadístico del experimento]. Un descubrimiento tiene que tener 5 sigma”, afirma categórico. “Uno de los grupos del CERN asegura que tiene indicios de la partícula de Higgs en un rango, el otro grupo no lo excluye, así que no me impresionó mucho. A algunos de mis colegas les ha impresionado más que a mí, a otros menos. Pero lo interesante es que ahora sabemos que el año que viene, cuando se ponga de nuevo en operación el LHC, se tomarán muchísimos más datos y será posible determinar si efectivamente está ahí el Higgs o no”.

    Glashow estaba el martes pasado en la Universidad de Santiago de Compostela, invitado en el programa Conciencia, y siguió la transmisión en directo desde el CERN de la presentación de los resultados de los detectores Atlas y CMS del acelerador LHC. “Había mucha gente y mucha emoción”, dice ya en Madrid, donde asiste esta semana a la conferencia inaugural del Instituto de Física Teórica (CSIC-Universidad Autónoma de Madrid). Además, mañana impartirá una conferencia en la Fundación BBVA en la sesion El acelerador LHC: resultados y perspectivas, junto con Albert de Roeck, investigador del CERN.
    A la vista del interés mundial que ha suscitado esta investigación uno puede pensar que la partícula de Higgs es la definitiva, la última que se descubrirá. “Por supuesto que no.., eso espero porque en realidad no lo sabemos”, responde Glashow tajante (pero afable y sonriente en todo momento). “Los físicos que trabajan en supersimetrías esperan encontrar todo un nuevo grupo de partículas que podrían ser descubiertas en el LHC, especialmente cuando funcione a mayor energía aún, tal y como está planeado. Otros han anticipado que tal vez sea posible hallar la partícula de la materia oscura del universo….. También se piensa en nuevos niveles complejos de estructuras, porque la partícula de Higgs per se no soluciona todos los problemas de la física. Así que necesitamos más, es clave pero no suficiente”.

    Glashow no descarta que la famosa partícula pueda incluso no existir, aunque él da más de un 50% de probabilidad a que sí, pero reconoce que casi preferiría que no apareciese “porque entonces sabríamos que tiene que haber cosas nuevas, otras estructuras que podrían aparecer en el LHC”.

    Lo que tiene claro es que el gran acelerador del CERN está funcionando “maravillosamente” y está previsto aumentar su energía en los próximos años. “Estamos muy orgullosos”, manifiesta. No se trata de una máquina científica exclusivamente europea, ya que participan en ella, además de los países miembros, instituciones de otros muchos, incluido, con una importante contribución, Estados Unidos. “Igual que los europeos contribuyen en el telescopio Hubble, nosotros participamos en el LHC, son relaciones de reciprocidad”, dice Glashow. Señala que centenares de científicos estadounidenses de numerosas instituciones y universidades (incluida la suya) forman parte de los experimentos del LHC. “Pero hubiera preferido haber podido operar a la vez un acelerador equivalente en EE UU”, indica, aunque sin nombrar el ambicioso SSC, que se comenzó a construir en Estados Unidos y que el Congreso canceló en la década de los noventa.

    Si se encuentra la partícula de Higgs, ¿seguirá siendo interesante el LHC? “Sí, incluso más", asevera Glashow, "porque sabríamos que está ahí, pero no entenderíamos, por ejemplo, por qué esa partícula no puede tener una masa enorme…. Hay algo más allá de nuestra comprensión actual de la física y el Higgs sería solo un primer escalón para avanzar; sería el último escalón del Modelo Estándar de física de partículas y el primer escalón de la física de más allá del Modelo Estándar”. Desde luego, dice este gran científico, si se descubre todo el mundo estará emocionadísimo. “Llevamos buscando esta partícula 40 años, en la historia de la física no ha habido nunca una búsqueda tan larga de una partícula”. No duda de que si aparece, Peter Higgs, el físico británico que propuso su existencia, “estará muy arriba en la lista de candidatos al Premio Nobel”.

    “Si me pregunta si el descubrimiento de estas partículas tiene aplicación directa, le diré que no”, señala Glashow. “La última que ha tenido utilidad es el positrón, descubierta en 1932 y aplicada en los escáneres por PET. Se han descubierto muchas después, algunas hace 60 años, y no tienen utilidad todavía”. Pero sobre las tecnologías que se desarrollan en esta disciplina científica, en los aceleradores y detectores, no tiene ninguna duda: “No sé las cifras concretas, pero el CERN tiene calculado el gran efecto económico que tienen las tecnologías que desarrollan, que suponen unos beneficios económicos enormes para los países miembros”.

    Los físicos se acercan a la partícula de Higgs

    Los científicos ven indicios de la existencia del elemento clave para explicar el origen de la masa, pero aún no son definitivos.- El acelerador LHC necesitará meses para confirmar el hallazgo

    La expectación no podía ser mayor sobre un posible hallazgo científico de esos que no van a curar una enfermedad mañana mismo ni van a solucionar el problema energético, pero que suponen conocimiento profundo sobre cómo es la naturaleza, cómo funciona el cosmos. El anuncio de los últimos datos del gran acelerador LHC sobre la búsqueda del Higgs, la partícula clave que falta por descubrir para explicar el origen de la masa, en el gran acelerador LHC, se había teñido del color de gran acontecimiento científico. Pero es un poco pronto para cantar victoria, advirtieron los científicos ayer. "Les recuerdo que estos son resultados preliminares", advirtió Rolf Heuer, director del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), junto a Ginebra, a un auditorio lleno hasta la bandera para escuchar, de primera mano, los datos de los dos grandes detectores, Atlas y CMS.
    Los científicos han acotado un rango de masa que puede tener la famosa partícula de Higgs (afinando hasta unos 125 gigaelectronvoltios, GeV), pero el margen de error estadístico de sus resultados, aunque muy pequeño en la vida cotidiana, es incómodamente alto todavía en esta ciencia ultraprecisa. "Se han observado indicios incitantes en ambos experimentos, aunque no son suficientemente fuertes aún para afirmar que es un hallazgo", señaló el propio CERN.

    Hubo aplausos al finalizar las presentaciones, sin ambiente de hallazgo definitivo, pero con mucho interés y emoción, porque si aún no se puede decir que el Higgs esté firmemente agarrado, los científicos creen que lo están rozando con la punta de los dedos. "Es interesante, desde luego, pero no concluyente", comentó Belén Gavela, catedrática de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) en la conferencia inaugural del Instituto de Física Teórica (CSIC-UAM) que ayer retransmitió en directo la presentación de resultados desde el CERN. Otro de los asistentes a la reunión de Madrid, el premio Nobel de Física David Gross, se mostró mucho más entusiasmado con el anuncio, que considera "más o menos descubrimiento", según comentó a EL PAÍS.
    La opinión general es que muy mala suerte habría que tener para que los datos de ayer no se confirmasen en los próximos meses, pero dentro del propio CERN corre una cierta preocupación por lo apresurado de la presentación, ya que se podría haber esperado un poco para tener más datos, más seguridad, y evitar cualquier riesgo de error en el anuncio del descubrimiento, por minúsculo que sea. Lo cierto es que los rumores disparados en las últimas semanas forzaron la situación creando altas expectativas y ayer fueron los propios científicos los que pusieron las cosas en su sitio.

    "Han visto la sombra del oso pero aún no lo han cazado", dice Álvaro de Rújula
    Lo que los físicos del LHC hacen es analizar los efectos de billones de colisiones de partículas que se producen en el acelerador. El Higgs, cuya existencia está predicha teóricamente, no se ve directamente en esas colisiones porque, de producirse, se desintegra inmediatamente en otras partículas más ligeras. Los científicos buscan en esos procesos de desintegración captados por los detectores la firma del Higgs. Pero como solo se da muy de vez en cuando, tiene que analizar ingentes cantidades de colisiones. Los análisis permiten estimar la masa de la partícula.

    "Hemos restringido la región de masa más probable del Higgs a entre 116 y 130 Gev", explicó ayer Fabiola Gianotti, portavoz de Atlas. Es más, en las últimas semanas, dijo, se han observado indicios más concretos en torno a 125 GeV. "Puede ser algo o pueden ser fluctuaciones, no podemos concluir nada aún". Con idéntica prudencia se explicó el portavoz de CMS, Guido Tonelli: "No podemos excluir la presencia del Higgs entre 115 y 127 GeV", dijo, apuntando hacia 124 GeV. Pero la probabilidad de error es aún alta para los físicos de partículas.

    "En las ciencias duras, las cuestiones estadísticas se toman muy en serio", explica el físico Álvaro de Rújula. "Se dice que hay indicaciones (evidencias en inglés, que no es lo que suena en castellano) cuando estadísticamente la probabilidad de colarse es del 0,7% (3 sigmas en la jerga habitual). Descubrimiento se reserva para una probabilidad de 57 millonésimas (5 sigmas)". Los datos presentados ayer rondan los 2,5 a 3 sigmas. Para Gross, "en todo descubrimiento los primeros indicios suelen ser inciertos" y expresa su confianza: "Es muy probable que el Higgs esté ahí, estos tíos [los miles de científicos de Atlas y de CMS] son muy sólidos".

    Esto de encontrar las cosas por probabilidad puede parecer raro. Si uno captura un nuevo pájaro y lo puede meter en una jaula para estudiarlo, está claro que lo ha descubierto. Pero si lo que busca es un tipo de ave poco corriente que solo pasa volando muy de vez en cuando, en medio de miles de diferentes pájaros todos cruzando el cielo rapidísimo, y el científico solo puede ver alguno durante un instante en vuelo, tendrá que hacer muchísimas fotos de las aves. En algunas pocas puede aparecer uno de la rara especie que busca, si es que existe. Así, para afirmar que lo ha descubierto, tendrá que observar numerosos sospechosos de la nueva especie y recurrir a la estadística antes de cantar victoria. Los físicos han visto ya algunos posibles pájaros de la nueva especie, la partícula de Higgs, pero no suficientes aún para estar seguros.

    "Es, más o menos, un descubrimiento", considera el Nobel David Gross
    El descubrimiento sería muy importante porque la partícula de Higgs demostraría que los físicos han avanzado un nivel más profundo en la compresión de cómo está hecho y cómo funciona el universo en su nivel básico. Es un gran paso en aquella búsqueda científica que ha ido desvelando que las cosas están hechas de átomos, que los átomos están hechos de electrones y núcleos, y que los núcleos están hechos de partículas, a su vez formadas por otras más elementales.
    Pero con el Higgs ni termina la investigación ni los físicos han comprendido todo. "El descubrimiento del bosón de Higgs significaría completar el esqueleto esencial del modelo estándar de física de partículas", comenta Enrique Álvarez, catedrático de la UAM. "En cierto sentido implica el cierre de una etapa y el comienzo de otra ya, que sabemos que el modelo estándar no es incompleto al menos por dos razones: las masas de los neutrinos y la existencia de materia oscura". También para Gross es a la vez un final y un principio. "Es el inicio del fin de la búsqueda del Higgs y el inicio de su estudio profundo, porque ahora hay que investigar en detalle sus características".

    Ahora los expertos tienen los datos al día de los dos grandes experimentos (Atlas y CMS) y constatan que, seguramente, se están acercando mucho al trofeo. Tardarán todavía en confirmarlo y, si tienen que poner fecha para un resultado definitivo, apuntan a mediados o finales de 2012.
    "Las indicaciones de la existencia del bosón de Higgs sugieren dos cosas", comenta De Rújula. "La primera es que hay una institución europea -el CERN- que, muy a pesar de la pérfida Albión, funciona estupendamente desde hace décadas. La segunda es que los españoles contribuimos al CERN, en proporción a nuestro PIB, algo menos de un euro y medio por cabeza por año. Dos buenas lecciones para políticos de toda nacionalidad y despilfarradora índole". En cuanto a los nuevos datos presentados ayer por Atlas y CMS, dice que "han visto la sombra del oso, pero no puede decirse que lo hayan ya cazado".

    España en el LHC

    - España, que es miembro del Laboratorio Europeo de Físicade Partículas (CERN) desde 1983, aporta un 8,9% del presupuesto de dicho organismo (unos 1.000 millones de francos suizoseste año).
     
    - La contribución de cada uno de los 20 países miembros del CERN se determina en proporción a su PIB. España es el quinto país, tras Alemania, Reino Unido, Francia e Italia. Además de la aportación al presupuesto del laboratorio, varias universidadese instituciones españolas hacen diferentes aportaciones específicas a los experimentos del gran acelerador LHC.
     
    - En la plantilla del CERN hay unos 100 investigadores españoles, según datos del Centro Nacional de Física de Partículas, a los que se suma otro centenar de investigadores asociados y estudiantes, así como 342 usuarios externos que colaboran directamenteen los experimentos. En total, suman unos 550.
     
    - El Instituto de Física Corpuscular (IFIC), en Valencia, el Instituto de Microelectrónica de Barcelona, el Instituto de Física de Altas Energías (Barcelona), la Universidad Autónoma de Madrid, el Ciemat, el Instituto de Física de Cantabria, la Universidad de Cantabria, la de Oviedo, la de Santiago de Compostela, la de Barcelona y la Universidad Ramón Llul, así como el Instituto Gallego de Física de Altas Energías, son institucionescientíficas que han participado en el desarrollo yconstrucción de los experimentos del LHC.
     
    - Unas 35 empresas españolas, tanto de ingeniería civil, de ingeniería mecánica, de tecnologías de vacío y de baja temperatura y de servicios han participado en la construcción del LHC.
     
    Vía: http://www.elpais.com/
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