El bosón de Higgs visto por un biólogo

Ayer por la mañana invertí dos horas de mi tiempo de trabajo en seguir en directo las dos conferencias sobre el "descubrimiento" del bosón de  Higgs. La primera fue impartida por  Joseph Incandela como portavoz del experimento CMS y la segunda por Fabiola Gianotti como portavoz del experimento ATLAS. Ambas se transmitieron en directo desde una sala del CERN en Ginebra.
Como era previsible, pueden encontrar buenos artículos de divulgación sobre el asunto en internet. Yo les recomiendo dos: el primero explica qué es el bosón de Higgs, cuál es su significado y por qué se le esperaba; léanlo porque es magnífico. El segundo explica algunos pormenores del descubrimiento y algunas sutilezas que hay en la trastienda.
Yo no tengo la formación suficiente para entender el asunto más allá de la superficie por lo que no me voy a poner a escribir sobre ello pero sí quiero explicarles las razones de que un biólogo se haya pasado el día estusiasmado.

La primera razón es que las conferencias de hoy han mostrado la esencia de la ciencia y, de rebote, todo aquello que la separa de la basura pseudocientífica. Los dos científicos han sido rigurosos en sus presentaciones y han mostrado una cantidad ingente de información experimental sin concesiones a la elucubración. De hecho, ni siquiera han dicho "hemos encontrado el bosón de Higgs" sino que han mostrado los resultados en lo que será probablemente una de las diapositivas más famosas de la física:

La presentación de Incandela ha sido espectacular no sólo por sus resultados (también la de Gianotti en este sentido) sino por la belleza de su diseño y sus gráficos. Felicitaciones al anónimo diseñador del centenar largo de diapositivas. 
La segunda razón viene del esfuerzo colectivo. El "modelo estándar" de la física de partículas es probablemente el logro intelectual más avanzado y complejo de la mente humana y es fruto de la suma de esfuerzos de miles de científicos durante décadas. Pero no sólo es una construcción teórica ya que las predicciones de la teoría deben ser comprobadas mediante la experimentación y eso supone añadir varios miles de científicos más que diseñan aparatos, protocolos y experimentos y los ejecutan. La foto de abajo está en la presentación de Incandela.

"A small fraction of the CMS collaboration"

La física actual ha conseguido afinar y confirmar sus modelos hasta un grado de sofisticación extraordinario. El "modelo estándar" es uno de ellos y el bosón de Higgs era una de las piezas que faltaban: se creía en su existencia por argumentos de coherencia y elegancia pero era necesaria la verificación experimental. 


La tercera razón es por el significado profundo de los proyectos CMS y ATLAS (y tantos otros). Su utilidad a corto plazo es difícil de defender pero representa lo que nos hace humanos: la curiosidad. Sin curiosidad, sin el placer que nos da el descubrimiento de la naturaleza de las cosas, sin sentir la necesidad de comprender el universo en el que estamos nos perderíamos en la más gris monotonía y tristeza. A veces algún alumno me pregunta para qué investigamos y la respuesta más sincera creo que es "porque hallamos placer en ese proceso". Por ese motivo hoy he disfrutado las presentaciones como muestra y culminación de un enorme éxito intelectual.


Finalmente, no puedo olvidarme de Peter Higgs, que se secaba las lágrimas durante los aplausos finales. Higgs propuso la existencia del bosón que hoy lleva su nombre hace casi 50 años, simultáneamente a Robert Brout (muerto el año pasado), Francois Englert, Gerald Guralnik, C. R. Hagen y Tom Kibble. Algunos de ellos estaban presentes hoy en la presentación en las primeras filas y fueron convenientemente ovacionados.

Robert Brout (1928-2011) en 1964 (fuente)

Creo que en el día de ayer se ha hecho historia porque sintetiza un proceso de más de cincuenta años donde la ciencia ha brillado espléndidamente. Con la casi certeza (ver abajo) de que el bosón de Higgs existe y está donde se predijo que estaría, se refuerza enormemente la teoría subyacente, tan poco intuitiva, tan extraña y tan elegante a la vez. Sin duda esta teoría será completada ya que faltan aspectos fundamentales pero por el momento nosotros podemos estar contentos y ellos orgullosos del trabajo hecho.

¿Que pasa a partir de hoy? Pues lo de siempre. Tras la resaca, los mismos científicos que han conseguido esto se pondrán a trabajar de nuevo, a conseguir financiación, a diseñar nuevos experimentos y a seguir afinando el modelo para, entre otras cosas, estudiar el comportamiento de la "nueva" partícula y ver si nos reserva sorpresas que sigan sacudiendo nuestra curiosidad.



Aclaración sobre los "sigmas"
Verán que en la diapositiva del CMS se dice "Conclusiones: hemos observado un nuevo bosón con una masa de 125.3 ± 0.6 GeV con un nivel de significación de 4.9 σ". ¿Qué significa esto? El eV (electrónvoltio) es una unidad de energía que en este contexto se usa indistintamente como unidad de masa (cantidad de materia) ya que ambas magnitudes están relacionadas por la famosa ecuación E = m·c². La primera parte acota, por tanto, la masa del bosón de Higgs, un dato esencial para refinar los modelos.
 ¿Y lo de los sigmas? Sin meternos en estadística se puede decir que expresa la probabilidad de que lo observado no sea algo real sino un efecto de fluctuaciones aleatorias o ruido. Los 4.9 σ del experimento CMS o, aún mejor, los 5.0 σ estimados por el experimento ATLAS son equivalentes a decir: hemos encontrado una señal que, con una probabilidad de 99.99997%, se debe a una partícula real y no al ruido de fondo del experimento (leer esto para más detalles). ¿Es posible sacar al azar una bola negra entre tres millones y medio de bolas blancas? Sí, es posible, pero enormemente improbable, y aún menos en dos experimentos independientes. Por ese motivo la detección del bosón de Higgs se da por cierta, salvo que quieras ir de exquisito, que también se puede. ¿Se podrá reducir la probabilidad del error a la equivalente a seis, siete o más sigmas? Sin duda, pero eso será más adelante y ya no será noticia.


La "partícula de Dios" 
Habrán leído por todas partes titulares con lo de la "partícula de Dios" incluyendo a algún obispo a quien se le hace el culo gaseosa porque "demuestra que cuando el ser humano busca el origen de las cosas, no puede menos que hablar de Dios" (Martínez Camino). Lamento comunicarle a Martínez Camino que yerra.
Como es lógico, porque la ciencia se ocupa de la realidad y no de la mitología, la divina expresión no se encuentra en ningún artículo científico de los miles publicados sobre este tema ni, por supuesto, salió ayer en las conferencias en ningún momento. ¿De dónde viene? Para convencer a los periodistas de que son los únicos que la usan y que deben dejar de hacerlo porque es una bobada, les cuento su origen: en 1993 se publicó el libro "The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? (La partícula dios: si el universo es la respuesta ¿cuál es la pregunta?) de Leon M. Lederman, premio Nobel de física en 1988. Lederman cuenta que su título original era The Goddamn Particle (la maldita partícula) debido a las dificultades que había para detectarla pero que el editor no quiso usar esa expresión: 

"The publisher wouldn't let us call it the Goddamn Particle, though that might be a more appropriate title, given its villainous nature and the expense it is causing".

Por tanto, de la "puñetera partícula" a la "partícula dios" sólo media un editor de libros con una estrategia de marketing, nada místico. Eso no quita para que un poco documentado monseñor Marcelo Sánchez Sorondo (Academia Pontificia de la Ciencia) diga que "toda esta historia de la partícula de Dios nace de la intención de Higgs de vender mejor una teoría que resulta bastante complicada". Pobre Higgs.