El descubrimiento del bosón de Higgs, la esquiva partícula subatómica que describe cómo está hecho el mundo, cumple una década. El 4 de julio del 2012, el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) anunció su descubrimiento en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), inaugurando una nueva era en la comprensión de la estructura de la materia. La confirmación de su existencia ha tenido para la física fundamental una relevancia equiparable a la del descubrimiento del ADN en biología. No en vano, el bosón fue popularmente bautizado como la “partícula de Dios”, un apelativo que nunca ha sido del agrado del físico británico del que toma su nombre, Peter Higgs.

El hallazgo demostraba en la práctica la existencia de un elemento clave en la explicación del origen del universo, teorizado casi medio siglo antes por los físicos belgas François Englert y Robert Brout, y por el ya mencionado Peter Higgs, quienes llegaron, por separado, a proponer su existencia en 1964. El bosón de Higgs era la pieza clave que faltaba para completar el Modelo Estándar de la física, ya que es el responsable de conferir masa a las partículas. “Sin esta partícula, el universo no sería tal y como lo conocemos teniendo en cuenta cualquier cosa: el punto de fusión y ebullición del agua, la forma en la que se propaga la luz, las constantes fundamentales del cosmos, que si tocas cualquiera de ellas el universo sería diferente”, ha explicado el divulgador científico Javier Santaolalla en el programa Las mañanas de RNE.

Las partículas fundamentales se pueden dividir en dos grupos: los fermiones, que son los que constituyen la materia, y los bosones, que hacen que el resto de partículas interactúen entre sí. El Modelo Estándar de la física describe esta interacción entre las partículas, pero para que estuviera completo y explicara por qué tienen masa faltaba por identificar el mecanismo que Higgs, Englert y Brout habían formulado de manera teórica. Se trata de un campo invisible -llamado también de Higgs- que llena el universo y hace que las partículas adquieran masa al entrar en contacto con él. El bosón de Higgs es resultado de la vibración de ese campo invisible que llena el vacío.

La mayor máquina construida por el ser humano

Pero probar su existencia era extremadamente complicado, ya que no se podía detectar directamente, debido a que una vez que se produce se desintegra casi instantáneamente dando lugar a otras partículas elementales más habituales. Para poder hacerlo, hizo falta un instrumento como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más poderoso del mundo, que también es la mayor máquina construida por el ser humano. Dos grupos de investigación de unos 3.000 científicos cada uno, ATLAS y CMS, lograron con miles de millones de colisiones entre partículas identificar las señales dejadas por el bosón.

Después del descubrimiento del bosón de Higgs, el colisionador hizo posible el descubrimiento de más de 60 partículas compositivas que habían sido descritas por los físicos teóricos, entre ellas algunas consideradas de naturaleza “exótica” como los tetraquarks o los pentaquarks.

Coincidiendo con el décimo aniversario del descubrimiento, el LHC se reiniciará con una energía récord de colisión. El objetivo es seguir profundizando en los secretos de esta partícula. El colisionador de hadrones operará a su máxima potencia de 13,6 teraelectronvoltios (TeV) durante cuatro años, simulando prácticamente la densidad que había microsegundos después del Big Bang, el fenómeno que dio inicio al universo. 

Los haces de protones -las partículas del núcleo del átomo-, acelerados a una velocidad cercana a la de la luz, circularán en direcciones opuestas en el anillo de 27 kilómetros, enterrado a 100 metros bajo tierra en la frontera entre Francia y Suiza. Los detectores de varios experimentos (en particular ATLAS, CMS, ALICE y LHCb) registrarán las colisiones de protones -hasta 1.600 millones por segundo-, que son las que producen estas partículas efímeras que explican el funcionamiento de la materia.

La energía que alcanzará el LHC permitirá multiplicar la recolección de datos no solo para seguir estudiando las propiedades del bosón de Higgs, sino para observar procesos que hasta ahora eran inaccesibles.