Encara que l’anunci del descobriment sembla que no serà definitiu, dos equips del CERN tenen evidències d’una partícula que hem perseguit durant dècades: el bosó de Higgs.

Us proposo explorar, de manera senzilla, algunes qüestions relacionades amb aquesta aventura científica: què és el bosó Higgs? Per què és tan important trobar-lo? D’on va sorgir el sobrenom “la partícula de Déu”?

Però, abans de res, fem un pas enrere i comencem per una pregunta més senzilla:

1. – De què està formada la matèria?

La matèria està formada per àtoms.

Un àtom és com un sistema solar en miniatura: té un gran nucli central (compost per protons i neutrons) i al seu voltant giren els electrons.

2. – De què estan formats els protons i els neutrons?

Els protons i els neutrons estan formats d’unes partícules més petites que es diuen quarks.

Hi ha 6 tipus de quarks i van ser batejats amb noms una mica estranys: el quark “dalt”, el quark “avall”, el quark “encant”, el quark “estrany”, el quark “cim” i el quark “fons”.

Un protó està format per 2 quarks “dalt” i 1 quark “avall”. Un neutró està format per 1 quark “amunt” i 2 quarks “baix”.

3. – ¿I de què estan formats els electrons?

Al contrari que els protons i els neutrons, els electrons són partícules elementals, és a dir, no es poden dividir més.

4. – D’acord, llavors l’electró i els quarks són partícules elementals, quin és el problema?

El problema és que no comprenem per què aquestes partícules tenen masses tan diferents. Per exemple, un quark “cim” pesa 350.000 vegades més que un electró. Perquè us feu una idea del que significa aquest número: és la mateixa diferència de pes que hi ha entre una sardina i una balena.

5. – Quina és la solució a aquest problema?

El 1964, el físic anglès Peter Higgs, al costat d’altres col·legues, va proposar la següent solució: tot l’espai està farcit d’un camp (que no podem veure) però que interacciona amb les partícules fonamentals. L’electró interactua molt poquet amb aquest camp i per això té una massa tan petita. El quark “cim” interacciona molt fortament amb el camp i per això té una massa molt més gran.

Per comprendre això, tornem a l’analogia de la sardina i la balena. La sardina neda molt ràpidament perquè és petita i té poca aigua al voltant. La balena és molt gran, té molt aigua al voltant i per això es mou més lentament. En aquest exemple, “l’aigua” juga un paper anàleg al “camp de Higgs”.

Si ho penseu poc a poc, la teoria de Higgs és molt profunda ja que ens diu que la massa de totes les partícula està originada per un camp que omple tot l’Univers.

6. – Problema resolt?

No tan ràpid. En física, una teoria només és vàlida si podem verificar-la amb experiments. La història de la ciència està plena de teories bellíssimes que van resultar ser falses.

El camp de Higgs és només una teoria. Per comprovar-la necessitem trobar la partícula associada al camp de Higgs: l’anomenat “bosó de Higgs”.

7. – Per què és tan difícil observar el bosó de Higgs?

Quan volem detectar el bosó de Higgs ens enfrontem a 2 problemes fonamentals:

1) Per generar un bosó de Higgs, es necessita moltíssima energia. De fet, es necessiten intensitats d’energia similars a les produïdes durant el Big Bang. Per això hem necessitat construir enormes acceleradors de partícules.

2) Un cop produït, el bosó de Higgs es desintegra molt ràpidament. És més, el bosó de Higgs desapareix abans de poder observar-lo. Només podem mesurar els “residus” que deixa al desintegrar-se.

Aquests dos problemes són d’una complexitat tan tremenda que per resoldre’ls hem necessitat el treball de milers de físics durant diverses dècades.

8. – I el terme “la partícula de Déu”? És que no érem científics?

L’origen del sobrenom “la partícula de Déu” és una de les meves anècdotes preferides en física.

Pels anys 90, Leo Lederman, un Premi Nobel, va decidir escriure un llibre de divulgació sobre la física de partícules. En el text, Lederman es referia al bosó de Higgs com “The goddamn Particle” (“La punyetera partícula “) degut a la dificultat que resultava detectar-la.

L’editor del llibre, en un desastrós atac d’originalitat, va decidir canviar el terme “The goddamn Particle” per “The God Particle” i així “La Partícula punyetera” es va convertir en “La Partícula de Déu”.

9. – Un cop es confirmi la teoria de Higgs, la física de partícules s’ha acabat?

No. La detecció del bosó de Higgs és només el començament de noves aventures.

Encara queden desenes de problemes que estem molt lluny de resoldre. Alguns exemples: què és la matèria fosca? Com formular una teoria quàntica de la gravetat? ¿Els quarks i els leptons són veritablement partícules elementals o tenen una subestructura? ¿Totes les forces s’unifiquen a una energia prou alta?

Al final, la nostra feina com a científics consisteix a avançar, encara que només sigui un passet, perquè les generacions futures comprenguin, una miqueta millor que nosaltres, com funciona aquest bell Univers que ens envolta.

[el blog ‘Principia Marsupia’]

  Ciència