Gran Colisionador de Hadrones, el señor de los Anillos

Gran Colisionador de Hadrones, el señor de los Anillos.

El gran arsenal de conceptos y el enorme argumentario de ese mundo llamado “física de partículas”, es abrumador y a veces hace desfallecer al más valiente amante de la ciencia.

Pero sacando pequeños granos de trigo de todo ese pajar, es posible entender los conceptos principales.

Creo que para entender qué es lo que sucederá el próximo 21 de octubre en el CERN, en la frontera entre Suiza y Francia, cuando se ponga en marcha el LHC (Large Hadron Collider), con un gasto de cerca de 4000 millones de euros, y un gasto de enormes cantidades de energía, se podrán ver las trazas de una esquiva partícula que hace unos años el físico Peter Higgs vaticinó como uno de los ladrillos fundamentales que componen la materia.

Para enternder qué es el bosón de Higgs, primero tenemos que entender qué es un “campo” (el campo de Higgs), como actúa una partícuala y que demonios pinta la gravedad en todo esto.

Primeramente, un “campo” es como un escenario donde todos los actores saben cual es su papel. Si los actores se ven vestidos de caballeros feudales, saben que tienen que recitar una obra de Shakespeare ó de Calderón de la Barca. Si se ven vestidos de traje y corbata, saben que tienen que recitar una obra de Alejandro Casona ó de Arthur Miller.

También existe un ejemplo más cercano, como el de un “campo de Futbol”, donde los jugadores saben como han de mover la pelota. Pero si se ven a caballo y con un stick en la mano, entonces saben que deben jugar polo y no futbol, aunque el campo sea similar.

Un “campo” es pues un escenario específico para cada forma de actuar de sus partículas.

Imaginemos ahora un campo que es una elegante sala donde todos los asistentes conversan animadamente y cambian de sitio a medida que cambian de interlocutor.

De repente se hace presente el presidente J.L. Rodriguez Zapatero y todos corren a saludarle. Se arremolinan en su entorno y dificultan el avance de Zapatero.

Según Peter Higgs, todo el universo está inmerso en un campo dónde todas las partículas adquieren masa dependiendo de unas características de esas partículas.

Imaginemos ahora que Zapatero entra a esa sala y nadie lo ve porque es invisible. En ese caso no se arremolinan a su alrededor y puede avanzar tranquilamente. Eso quiere decir que el campo de Higgs en ocasiones no baña algunas partículas.

En el caso del fotón, que es una partícula sin masa, avanza sin que se lo impidan las otras partículas.

Eso quiere decir que el fotón no es visto nunca en el campo de Higgs.

Pero hay otro campo más misterioso: El campo gravitatorio. Si en el campo de Higgs, la partícula portadora es el bosón de Higgs, en el campo electromagnético es el fotón. De la misma manera, en el campo gravitatorio la partícula portadora es el gravitón, hasta ahora sólo hipotética. Se supone que todo el universo está inmerso en el campo gravitatorio y que el gravitón actúa sobre toda partícula por lo que todo está sujeto a la gravedad.

Pero “todo” no está sujeto al campo electromagnético. De esta manera el campo electromagnético tiene unos límites de espacio. Las partículas que no tiene carga electrica son como el “invisible Zapatero” que entra a la elegante sala y nadie lo ve.

Imaginemos ahora que alguien ha escuchado música en un automóvil. Alguien dice entonces que debe haber un aparato que produce música dentreo del automóvil. Entonces se propone hacer estrellar dos automóviles de frente para ver si de pronto aparece el aparato que produce música. En el primer intento, el automóvil se parte en dos trozos y no se ve el aparato que produce música. Alguien insiste en que se continúa oyendo música. Entonces se propone que otros dos automóviles choquen de frente pero a mayor velocidad. En ese choque, saltan ruedas, el motor, y otros componentes, pero no se vislumbra el aparato que produce música.

Alguien propone un experimento en el que los dos coches van a quedar hechos pedazos no mayores de 10 centimetros de lado.

Esta vez se ve claramente el aparato que produce la música, pero además se ven otros aparatos de los que no se sabía de su existencia.

En el caso del LHC, la violencia del choque entre dos protones, los hará saltar por los aires y unos enormes detectores “verán” las trazas y por su trayectoria podrán inferir que son, en efecto, nuevas partículas.

Pero como son miles de choques por segundo, son los computadores los que buscan esas trazas en todos los eventos.

Así pues, una cosa es es el “campo” y otra la “partícula”. Cada partícula actúa con una fuerza propia que sólo actúa dentro de ese campo.

Las partículas se han agrupado en tres clases: Quarks, Leptones y Bosones.

En cada una de estas clases, hay una celebridad que define la actuación de estas partículas:

Dentro de la clase Quarks, destaca el quark “top”, (cima) con una masa de 171 GeV. (giga-electron-voltio).

Dentro de la clase Leptones, destaca el electrón. Es la partícula que aporta carga en la corriente eléctrica y la que orbita los núcleos de protones en todos los átomos.

Dentro de la clase Bosones, destaca el fotón, sin masa, sin carga eléctrica.

Pero pronto destacaría el bosón de Higgs, si es que se descubre en el LHC.

Las partículas actúan dentro de sus propios campos con un alcance llamado “interacción”.

En el caso de los quarks, es de muy corto alcance y su interacción (llamada interacción fuerte) mantiene fuertemente ligados a tres de ellos dentro de los protones. Hace poco se le ha dado el premio Nobel a un físico que ha creado el edificio matemático que explica esa fuerza que el ha llamado “fuerza asintótica”.

Otra fuerza es la llamada interacción débil, que actúa entre quarks y leptones y es la responsable de que un protón se convierta en neutrón, liberando un electrón y un neutrino.

La interacción electromagnética actúa sólo entre partículas con carga. No acturía sobre el fotón, por ejemplo. Es la responsable de la atracción entre cargas de distinto signo y la repulsión entre cargas del mismo signo.

Luego, después del experimento de octubre próximo, veremos la interacción de Higgs, que sería la que dota a otras partículas de masa.

La anterior es una somera descripción de esta interesante película llamada “física de partículas en acción”, pero que nos promete un segunda parte aún más llamativa. En realidad, para filósofos y poetas podría abrirse un nuevo escenario pues a medida que se van conociendo secretos de la materia, se van descubriendo otros. Es como una serie policíaca de televisión donde aparecen nuevos actores que dotan a la historia de más detalles y más perspectivas.

Pero subyacen todavía las antiguas preguntas de los antiguos filófos de la mítica Jonia, cundo se preguntaban ¿de qué está hecha la materia?...algún aguafiestas podría decir: “…pero si ya lo dijo Einstein: La masa y la energía son lo mismo…por eso han explotado bombas atómicas!...”

Sin embargo son los filósofos quienes esperan respuestas más concretas. El asunto de los campos, las partículas, su interacción, el principio de incertidumbre de Heinsenberg, la relatividad de Eistein, la teoría de cuerdas, ¿no nos está diciendo algo que está ante nuestras narices y NO LO HEMOS VISTO?...

Creo que la partícula divina, el bosón de Higgs, anuncia la venida de otra física que nos mostrará el guión que siguió Dios para la creación del Universo. En ese guión nos dice que él no existe y que todo es sub-creación del homo-sapienssapiens.

Pero al igual que los físicos teóricos de hoy, los de los próximos 100 años tendrán más respuestas y todavía más preguntas.

En 2004 trataré re partir de un hecho que me parece crucial y es que el universo no estaba dotado de la capacidad de lógica mintras sólo había una sola cosa. Esa sola cosa, el germen primordial del universo, quizá necesitaba poder conocer otra lógica, razón por la cual “decidió” expresar “diversidad” y ese es el motivo de mi “teoría de metagonos” que dice (muy atrevidamente) que todo elemento de la naturaleza no es único y tiene más réplicas mientras más elemental es.

Para completar mi atrevimiento, arguyo que dos metagonos cuando se unen crean un gravitón. No expuse un campo de metágonos para no echarle más gasolina al fuego, pero creo que es el momento y estoy en ello.

Creo firmemente que una serendipia se hará presente en este mundo de los aceleradores de partículas y sin proponérselo, los físicos teóricos darán con otra cosa, un nuevo concepto que revolucionará la física y obligará a filósofos, teólogos, poetas e historiadores de la ciencia a dar otro giro a sus pensamientos. Será la verdadera entrada al futuro que posiblemente sirva para sacar a estos 6.500 millones de seres humanos de la ratonera en la hemos convertido nuestro planeta.

Fuenlabrada, julio 31 de 2008.

Madrid