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 poco propicia sala de conferencias de Ginebra (Suiza), cuando Higgs se convirtió en una figura icónica de la ciencia moderna.
Ese día se anunció que las colisiones entre partículas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) -posiblemente el experimento científico más ambicioso y audaz de la historia- habían revelado la existencia del bosón de Higgs.
El descubrimiento del bosón de Higgs, llamado así por el propio Higgs, fue vital para el campo de la física de partículas. Era el último ocupante del zoo de partículas necesarias para completar el llamado «Modelo Estándar de la física de partículas», la mejor descripción que tenemos del universo a la escala más pequeña.
Para Higgs, nacido en Newcastle upon Tyne (Reino Unido) de madre escocesa y padre inglés el 29 de mayo de 1929, el momento fue recibido con gran emoción. No en vano, este anuncio representa la culminación de cinco décadas de trabajo y valida una teoría a la que se negaba a renunciar.
Además de ser la culminación del Modelo Estándar, el descubrimiento del bosón de Higgs señaló la necesidad de que los físicos empezaran a explorar la física más allá de los parámetros a los que estaban acostumbrados, marcando así el rumbo de la física en las décadas venideras.
«La contribución de Peter Higgs a la física moderna es absolutamente extraordinaria», declaró a Space.com Luz Ángela García Peñaloza, cosmóloga de la Universidad ECCI de Colombia. «Su trabajo sobre la teoría cuántica de campos dio lugar a una teoría por la que más tarde sería galardonado con el Premio Nobel de Física y explica el mecanismo que da masa a las partículas fundamentales».
50 años de búsqueda de una sola partícula
El siglo XX marcó el nacimiento de la física de partículas como disciplina propia y supuso grandes avances en el naciente campo. Sin embargo, a medida que ese siglo llegaba a su fin y el zoo de partículas crecía en número de ocupantes, los físicos empezaron a preguntarse por qué algunas partículas tenían masa y otras, en particular las partículas de luz llamadas «fotones», no.
En 1964, los físicos que estudiaban la fuerza nuclear débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza que determina la desintegración atómica de los elementos mediante la transformación de protones en neutrones, llegaron a una conclusión sorprendente.
Los portadores de esta fuerza, los bosones W y Z, deberían carecer de masa. Sin embargo, el hecho de que la fuerza débil parezca fuerte a distancias cortas y débil a distancias largas significa que no pueden carecer de masa. Si lo fueran, correrían el riesgo de romper una importante regla de la física llamada simetría, que garantiza que las leyes de la naturaleza son las mismas independientemente de cómo se miren. Según el CERN, se puede pensar en el problema de la simetría como algo análogo a un lápiz que está en su punta -un sistema simétrico- que de repente se dobla para apuntar en una dirección preferida, destruyendo así su simetría.
En 1964, Peter Higgs, François Englert y Robert Brout propusieron una solución. Según ellos, podría haber algo que «engañara» a la naturaleza para que rompiera espontáneamente la simetría. ¿Y qué podría ser ese algo?
Higgs y sus colegas pensaron que cuando nació el Universo, podría haber estado lleno del llamado «campo de Higgs» en un estado simétrico pero inestable, como ese lápiz en precario equilibrio.
En fracciones de segundo, este campo, el «campo de Higgs», encontraría una configuración estable, pero al hacerlo rompería su simetría. Esto, a su vez, da lugar a algo llamado «el mecanismo de Brout-Englert-Higgs», que da masa a los bosones W y Z y resuelve la discrepancia.
Aunque ésta era una teoría vital en sí misma, más tarde se descubrió que el campo de Higgs confería masa a muchos bosones otros partículas fundamentales, y que la fuerza de estas interacciones daría a las distintas partículas masas diferentes. Esto significaba que, de confirmarse, la teoría tendría importantes ramificaciones para la ciencia.
El siguiente paso era obtener esta confirmación en forma del descubrimiento de una partícula que actuaría como «mensajera» del campo de Higgs: el bosón de Higgs.
Esta investigación justificó la construcción del LHC. Con 17 millas (27 kilómetros) de largo, es el mayor acelerador de partículas jamás construido, con un coste de unos 4.750 millones de dólares.
«El trabajo de Higgs es una de las principales razones por las que se construyó el LHC», declaró a Space.com Nima Zardoshti, físico experimental de altas energías del CERN. «Sus predicciones proporcionaron algunas de las orientaciones teóricas cruciales para el rango de energía requerido por el LHC con el fin de encontrar potencialmente nueva física»
En 2012, este gasto y diez años de esfuerzo por parte de una colaboración internacional de 23 Estados miembros del CERN dieron sus frutos.
Se creó una cascada de partículas como resultado de la desintegración de las partículas del bosón de Higgs, que fue captada por el detector ATLAS del LHC y el detector Compact Muon Solenoid (CMS). Esta fue la confirmación necesaria para la teoría del campo de Higgs.
Higgs y Englert compartirían el Premio Nobel de Física de 2013 por este descubrimiento.
«Con el profesor Peter Higgs, la física ha perdido a un gentil gigante de este campo», dijo Suzie Sheehy, profesora asociada de física en la Universidad de Melbourne y profesora visitante en la Universidad de Oxford, en un comunicado de prensa. «El trabajo de Higgs se celebra con razón como una hazaña increíble de la investigación impulsada por la curiosidad: su propuesta en 1964 sobre la posible existencia del campo de Higgs y la partícula relacionada, el bosón de Higgs, parecía en ese momento una idea oscura … sólo uno de los muchos mecanismos teóricos propuestos para explicar las incógnitas de la física fundamental.
«Se necesitaron casi 50 años -y alrededor de 13.000 científicos e ingenieros- para construir los experimentos (ATLAS y CMS) que permitieron el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012 en el Gran Colisionador de Hadrones.»
Sheehy añadió que es menos conocido cómo la investigación impulsada por la curiosidad ha tenido una enorme influencia práctica en nuestras vidas, produciendo resultados inimaginables como la World Wide Web y mejores tecnologías para el tratamiento del cáncer.
«La historia de Higgs representa una importante lección para todos nosotros sobre cómo funciona la ciencia: él habría sido la primera persona en subrayar que la ciencia no se produce en la escala temporal de unos pocos años», dijo Sheehy. tenemos que garantizar el apoyo a largo plazo a la investigación impulsada por la curiosidad si queremos hacer el tipo 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 investigar la física más allá del Modelo Estándar», añadió Zardoshti. «El trabajo de Higgs ha dado forma y seguirá dando forma al campo durante muchos años y es posiblemente la mayor historia de éxito de la física teórica del siglo XXI»
