Nobel Física 2013: Englert y Higgs por la teoría del origen de la masa de las partículas

Dibujo20131008 englert - higgs - beh potential

Desde 1901, han recibido el Premio Nobel de Física 196 científicos. Los dos últimos se han anunciado esta misma mañana, aunque muy pocos teníamos dudas sobre quiénes serían, el físico escocés Peter W. Higgs (Universidad de Edinburgo, Escocia, Gran Bretaña) y el físico belga François Englert (Universidad Libre de Bruselas, Bélgica). El físico belga Robert Brout también habría recibido el galardón si no hubiera fallecido en el año 2011. Los tres desarrollaron en 1964 el mecanismo de Brout-Englert-Higgs de rotura espontánea de la simetría electrodébil que da origen a la masa de las partículas fundamentales, mecanismo que predice la existencia de una nueva partícula, el bosón de Brout-Englert-Higgs, un bosón escalar que fue observado en las colisiones del LHC en el CERN el 4 de julio de 2012. Hoy sabemos que dicho bosón escalar se comporta como predice la teoría, llamada modelo estándar, dentro de las cotas experimentales previstas. En este blog he hablado tanto del bosón de Higgs que hay poco que pueda decir más. Así que os dejo los vídeos de mi conferencia en diciembre de 2012 sobre el bosón de Higgs. ¡Qué los disfrutéis!

Por cierto, acerté mi predicción en La Rosa de los Vientos. Era una predicción segura, pero bueno.

Te recomiendo leer: el anuncio oficial del premio [PDF], la nota de prensa oficial [HTML], información divulgativa para todos [PDF] e información técnica para físicos [PDF].

Dibujo20131008 englert higgs - higgs particle completing the standard model puzzle

No te voy a resumir la información técnica que acompaña el Premio, pues no me gusta cómo se describen los detalles del mecanismo de rotura espontánea de la simetría de Brout-Englert-Higgs. Por ejemplo, decir que hay campos “invisibles” que llenan el espacio (“invisible fields fill space”) no tiene sentido; ¿es invisible lo que observo como partículas? ¿es invisible un campo electromagnético? ¿es invisible la gravedad? O por ejemplo, decir que el Higgs es un campo “fantasma” (“the ghost-like Higgs field”) tampoco tiene sentido (en física se usa el concepto de campo/partícula fantasma en otro sentido muy diferente); frases como “even if space were to be emptied completely, it would still be filled by a ghost-like field that refuses to shut down: the Higgs field” no tienen ningún sentido (el espaciotiempo vacío está relleno de campos cuánticos que fluctúan constantemente dando lugar a partículas virtuales).

Dibujo20131008 symmetry breaking - higgs field - tenth billionth of a second after big bang

Me gusta que se destaque la conexión cosmológica entre el campo de Higgs y el Big Bang (algo que no gusta a muchos físicos de partículas, pero que yo he destacado mucho en este blog). Los físicos creemos que el universo nació simétrico y que sufrió múltiples roturas de simetría hasta llegar al estado actual, muy poco simétrico (con todas las simetrías muy ocultas). La rotura de la simetría electrodébil ocurrió cuando el universo tenía diez billonésimas de segundo de existencia. A partir de ese momento se acopló a los bosones vectoriales dotándolos de masa, así como a los fermiones.

Dibujo20131008 higgs discovery - four muons on atlas - two photons on cms - lhc - cern

También me gusta que se destaque la importancia del descubrimiento experimental en los detectores ATLAS y CMS del LHC en el CERN. En esta figura se presenta a la izquierda un suceso de ATLAS en el que un Higgs se desintegra en dos bosones Z que a su vez producen cuatro muones (líneas rojas) y a la derecha uno de CMS en el que un Higgs se desintegra mediante un vértice triangular de tres bosones W en dos fotones (líneas verdes).

Y finalmente me gusta que la información técnica sobre el premio incluya el lagrangiano del modelo estándar previo a la rotura de la simetría electrodébil así como la formulación matemática del campo de Higgs. Un poco de matemática nunca hace daño a los ojos de los lectores que quieren saber más.

11 pensamientos en “Nobel Física 2013: Englert y Higgs por la teoría del origen de la masa de las partículas

  1. [chiste malo]Higgs, Higgs… ¡Hurra![/chiste malo]

    Me emociona profundamente que alguien que ha trabajado toda su vida con ese empeño a nivel teórico, sin saber siquiera si algún día se podría comprobar toda esa teoría, acabe viendo el fruto de su trabajo y además se le reconozca mundialmente (por lo menos, por cuatro ratas de biblioteca frikis). Lástima que Brout no haya podido ser partícipe del premio, pero en fin…

  2. Perdón, no se si será torpeza de mi parte o qué, pero no pude encontrar en el informe técnico que se linkea desde acá el Lagrangeano antes de la ruptura de simetría….

  3. Predecir la existencia de una nueva partícula fundamental y que ésta sea encontrada por los experimentalistas años después está al alcance de muy pocos. Aunque Higgs y Englert han ganado el premio nobel de Física este triunfo es también otro triunfo de las Matemáticas, de hecho, sin ellas la Física prácticamente no existiría. El mecanismo de generación de la masa de las partículas es un fenómeno cuántico y por tanto muy difícil de explicar en términos cotidianos.
    Creo que se puede decir que en última instancia la masa de los leptones se produce por una interacción entre campos cuánticos: el campo fermiónico (por ejemplo un e-) interacciona con
    el campo cuántico del Higgs haciendo posible la oscilación entre las componentes dextrógiras
    y levógiras. Realmente, desde el punto de vista de la QFT todo se podría reducir a interacciones
    entre los campos cuánticos que residen en el vacío. Incluir la gravedad en este marco es una tarea
    titánica puesto que la gravedad es una propiedad del espacio-tiempo mismo mientras que los campos cuánticos “viven” en el espacio-tiempo. Por un lado es increíble hasta donde ha conseguido llegar la ciencia, por otro, los enormes éxitos conseguidos nos producen la “ansiedad” de querer resolver rápidamente los grandes enigmas pendientes, sin embargo, es lógico pensar que los retos cada vez son más difíciles de resolver. Los últimos resultados negativos en la búsqueda de la MO, de las ondas gravitatorias, de los neutrinos de alta energía o de nueva física nos han recordado que la física experimental es un campo enormemente difícil y que nuestras estimaciones teóricas no son ni mucho menos infalibles. Hay que reconocer el inmenso reto que ha supuesto para los físicos experimentales el manejo de la máquina más compleja jamás fabricada por la humanidad y la enorme dificultad de la interpretación de los datos, quizás el premio nobel debería haber reconocido también la labor de los experimentalistas.
    Sin duda el modelo estándar es uno de los más grandes triunfos del intelecto humano, sin el Higgs el SM no puede funcionar por eso a pesar del escepticismo de algunos (incluso hay quien pensaba que el Higgs no podía existir porque era una especie de éter) los físicos no dudaron nunca seriamente de su existencia, pero al igual que sabemos que el SM es correcto, también sabemos que es incompleto, quizás una simple simetría adicional U(1) sea suficiente, o quizás haya que ampliarlo enormemente para incluirlo como parte de un modelo supersimétrico más amplio, pero sabemos con toda seguridad que es incompleto. Veremos hasta donde somos capaces de llegar…

  4. Por cierto que hoy en el telediario de la 1 han dicho 2 noticias interesantes: la 1ª que los ganadores del premio nobel de Física de 2013 son Robert Higgs y Francois Englert (no son capaces ni de decir el nombre correctamente) y la 2ª que España es el peor pais del mundo industrializado en matemáticas y comprensión lectora: 2 de cada 3 no son capaces de entender o realizar cálculos sencillos o de retener correctamente los conceptos importantes de un texto.
    Parece difícil de creer pero es cierto, la educación sigue siendo uno de los más grandes problemas de este país aunque claramente también hay un componente genético… si es que el clima no invita al estudio.

    • Pregunta estúpida: ¿cómo no va a ser un problema si los partidos que pueden gobernar cambian la ley cada vez que rotan y son incapaces de sentarse a hablar de un modelo integral de enseñanza, pero también de calidad y en el que prevalezcan las capacidades reales de los alumnos y profesores/docentes en vez de el interés partidista? Lo trágico del político de este país es que sigue pensando que la Educación es un instrumento para cultivar sus futuros votantes, y así, pues como que no. Aparte de que la sociedad actual no es la de hace 20 – 30 años, y los chavales son más difíciles de encaminar al estar acostumbrados en general a hacer “lo que les da la gana”.

      A mí lo que me sorprende es que sea 2/3, eso me parece muy optimista…En mis exámenes de evaluación inicial en 3º o 4º de la ESO no tengo ni 4/5 de gente que sepa leer un enunciado, y que sepa razonar la corrección de unas afirmaciones del tipo “¿Qué se enfría antes una taza de café o colacao con una cucharilla dentro o una que la tenga fuera?”. Ni que decir tiene que operaciones con fracciones o notación científica les suena a chino mandarín a la gran mayoría. Y desde luego, el gas más abundante de la atmósfera no es el nitrógeno, es el dióxido de carbono… Os podría decir otras cuantas cosas bastante preocupantes.

      Yo apoyo las protestas de educación, pero no comparto lo que debería ser el mensaje unívoco del país: “Siéntense TODOS los partidos que pueden gobernar el país-sin nacionalistas/regionalistas, para un modelo educativo a largo plazo sensato”. No digo que todos obtengan todo lo que quieren, cedan un poco en algo y piensen en el futuro a algo más de una reelección. La LOGSE no da más de sí, pero el pufo de la LOMCE tampoco ataja los problemas reales, y nace “muerta” porque el PSOE ya ha dicho que la derogará. Es absurdo estar así ad infinitum. El PP cuando vuelva a salir, volverá a cambiar la ley para sus lobbies y así estamos.

    • Pido perdón los videos están correctos. Hay un resumen al inicio de cada video.

  5. Yo creo que este premio pone de manifiesto que la política de la Academia de restringir a tres personas el premio ha quedado obsoleta.
    Hoy día los trabajos de investigación son obra de muchas personas y rara vez se puede personalizar un una triada.
    Además en este caso, dejar fuera a Carl Hagen, Geral Guralnik y Tom Kibbles me parece injusto con estos tres investigadores teóricos.
    No sé si las aportaciones de estos tres son del mismo nivel que las de los dos premiados (aunque hubieran debido dar uno póstumo a Brout) pero parace que hay unanimidad en que sí.

    En fin, debemos prepararnos a oir durante unos días bastantes barbaridades en los medios. Ayer mismo en la SER…

    De igual modo creo que un nobel al CERN como grupo humano no hubiera estado de más. Admiro mucho la labor de los teóricos pero creo que es de igual medida o incluso más la labor de los técnicos, experimantales, ingenieros, imaginar cómo poder demostrar lo que los teóricos imaginan.

    Me viene a la cabeza una cita de Julio Verne al respecto: “Todo lo que un hombre pueda llegar a imaginar, otro lo podrá realizar (en este caso demostrar, o casi, no?)

    Gracias Francis por tu estupendo blog

    • Rafasith, Tom Kibble merecía el premio y podría haber sido el tercer laureado. Pero los premios Nobel nunca han sido justos con la historia de la física.

  6. Éste premio estaba tan cantado que no ha tenido demasiada emoción ni incertidumbre. A ver si el año que viene hay más variedad de apuestas.

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