El Higgs al punt de mira

Higgs Boson.jpg Per començar un aclariment. Això de parlar de “la partícula de Deu” per referir-se al bosó de Higgs és una collonada que cap científic fa servir. El problema és que el nom ha caigut en gràcia i ja el trobem per tot arreu. Sembla que tot va començar amb un llibre que l’autor volia titular “The goddamn particle” que seria alguna cosa semblant a “La maleïda partícula”. Però l’editor va pensar que no quedava bé i va preferir “The God particle” (la partícula Déu), que queda millor en una portada. De manera que potser és el moment de deixar Déu tranquil, que només es tracta de ciència (tot i que quan un nom cau en gràcia…).

I aclarit això, s’ha de reconèixer que ahir va ser un gran dia al CERN. Van presentar els resultats del primer any de treball del LHC, el gran accelerador de partícules que hi ha entre Suissa i França. La pregunta que corria per la xarxa era si finalment s’havia demostrat l’existència del bosó de Higgs i, per una estona, temes relacionats amb la ciència, com #Higgs i #CERN van ser trending tòpic al twitter.

Però perquè és tant important aquesta partícula? Doncs bàsicament perquè ens permetria entendre com és l’univers. Si ens hi fixem un moment ens adonem que a l’univers trobem per una banda diferents energies, i per altra diferents estats de la matèria. Einstein ja ens va fer veure que matèria i energia són dos formes de la mateixa cosa i que es poden convertir l’una en l’altre. Una bomba atòmica només és l’efecte de convertir en energia una petita quantitat de matèria.

La matèria està feta per àtoms, que al seu temps estan fets per partícules com els electrons, els protons, els neutrons i moltes més amb noms cada vegada més curiosos. Cada una d’elles té una massa determinada i precisa. I la pregunta que es feien els físics era, per quin motiu les partícules aquestes tenien aquestes masses? Després de tot, l’univers podria ser perfectament fet només d’energia i aleshores no existiria res de matèria.

Doncs l’any 1964 en Peter Higgs va proposar que tot l’univers està compost per un camp (que s’anomena, és clar, “camp de Higgs”) que el que fa és que les partícules que hi circulen per dins adquireixin massa.

Això dels camps pot sonar estrany, però seria com un camp gravitatori o un camp magnètic. El camp de Higgs estaria constituït per la famosa partícula de Higgs. Unes partícules que interaccionarien amb les altres partícules que passin per allà. Si el que passa és un electró, els bosons de Higgs interaccionaran amb ell (podem imaginar que s’hi enganxen), però ho faran feblement. Per tant l’electró té una massa petita. Si el que hi passa és una partícula mu, els Higgs s’hi enganxaran més fort i el resultat és que la partícula mu tindrà molta més massa. Posem que hi passa un bosó W, doncs els Higgs s’hi enganxaran com a desesperats i la partícula serà molt massiva. En canvi, un neutrí quasi passarà desapercebut pels Higgs i la seva massa serà extremadament petita.

I si el que hi passa és un fotó, doncs no interactua gens amb els Higgs i el resultat és que els fotons no tenen massa.

De manera que la cosa aquesta que anomenem massa només és el resultat de la interacció entre diferents partícules i els bosons de Higgs. Pot semblar estrany, però no és més estrany que dir que allò que anomenem color només és la longitud d’ona d’una radiació electromagnètica.

Això és la teoria. Una teoria que funcionava prou bé i que havia predit algunes partícules que després efectivament s’han trobat. Però la pedra de toc consistia en demostrar l’existència del camp de Higgs, o el que és més fàcil, l’existència de la partícula de Higgs. I això és el que s’especulava que podia passar ahir a la conferència que donaven al CERN.

Va ser una mica desconcertant perquè sembla que el tenen “identificat” però no “demostrat”. Això traduït vol dir que als experiments del LHC han trobat els senyals que semblen correspondre al Higgs, però cal descartar que no sigui simplement soroll de fons que ens està enganyant. La probabilitat que sigui un error és baixa, al voltant de tres sigmes, o sigui menys de l’un per mil. Però per considerar una cosa demostrada els físics demanen que la probabilitat d’error sigui de cinc sigmes, o sigui, una en deu milions.

De manera que ja el tenim al punt de mira, sembla que és ell, però cal augmentar el nombre d’experiments i de deteccions per reduir la probabilitat d’error (que mai és zero) fins al valor de cinc sigmes abans d’obrir el cava.

Quan això passi, entendrem perquè existeix la matèria i, per tant, perquè existeix tot.

18 comentaris

  • Ramon Marquès Sala

    13/03/2012 21:26

    La producció de massa pel camp de Higgs: coincideix amb l´efecte frenat: la interacció del espai vibratori en expansió (jo li dic així) amb la partícula.

  • marc

    18/12/2011 23:32

    Totalment d’acord jo no faig servir la collonada de ‘la partícula de Déu’, és més, ho odio!!

    La probabilitat d’existir del Higgs és més del 98% (26sigmes), però sempre demanem una probabilitat molt més gran (99.99% – 5 sigmes). Pujaríeu a un avió amb una probabilitat del 2% de caure?

    Aquí un resum de l’anàlisi:

    http://treuelcapperlafinestra.blogspot.com/2011/12/higgs-or-no-higgs.html

  • Daniel Closa

    15/12/2011 12:04

    Iliona. Insisteixo en el que et deia.Es un tema fascinant perquè encara no el coneixem. Però una cosa la pots tenir segura. Qui trobi la resposta té assegurat el premi Nobel.
    Per cert, les neurociencies no són pas el meu camp de treball. Jo em dedico a l’estudi de les malalties inflamatóries; res a veure! :-D

  • Iliona

    15/12/2011 11:43

    Tens raó, Daniel, en que tot són teories encara en aquest camp, que és molt el teu, crec. I que serà molt difícil arribar a integrar en un tot físic (si això esdevé mai possible) el que ara ens apareix com la dualitat matèria-ànima (on incloc tot el que concebim com “immaterial”).

    Pero tu saps que moltes descobertes han estat posteriors a una teoria (el Higgs, per exemple, ho serà, espero). Així doncs crec que hi ha proutes teories que avalen el “tot físic”… I és fàcil deixar-se portar per alguns fets demostrables i per l’entusiasme per construir un gran castell de focs… Teoria, diràs… però fruit del raonament científic, per indemostrable que pugui semblar-nos.

    Tot ens arriba al cervell en forma física… normalment a base d’insignificants descàrregues o impulsos elèctrics que van a parar des dels nostres sentits al cervell i que posen la maquinària en marxa… A partir d’aquest moment segueixen actuant els agents físics i químics… fins quan, Daniel? Fins quan i com aquesta física-química passa a ser quelcom “immaterial”: emocions, sentiments, records, pensaments. idees: ÀNIMA…? I no tens, com jo, la intuició que tot pot ser físic? Que un sentiment no sigui fruit de qualsevol neurotransmisor, junt amb altres factors físics, i que aquest sentiment permeti al cervell el·laborar les idees?

    Caldria descobrir el “dispositiu”, el “filtre” on les senyals físiques i químiques que hi arriben es transformen miraculosament de matèria en quelcom immaterial. Però tu saps, Daniel, que mai el trobarem… que no hi és al cervell.

    Hi ha qui s’ha atrevit a parlar, potser massa leugerament, de possibles “nuvols de fotons o d’altres partícules”. Qualsevol teoria podria ser vàlida o no, però l’origen de tot plegat segueix sent físic i químic!

    En la meva ingenuitat, penso que, més aviat que tard, els científics com tu us anireu endinsant en el problema a partir del que ara sabem del seu origen físic i químic. Ho considero inevitable.

    També és ben cert que aquest és un camp bastant tabú perquè desballestaria molta ideologia. De moment, la majoria de científics prefereixen no parlar-ne massa, potser pel temor a desqualificacions fruits del fanatisme que tots portem a dintre.

    He disfrutat molt explicant-te els meus punts de vista sobre aquest tema. No trobes massa gent capaç d’aprofundir-hi o entendre-ho.

    Gràcies de nou.

  • Daniel Closa

    15/12/2011 8:38

    Iliona. No és despectiu el fet d’estar en els límits de la ciència. Vull dir només que per explicar coses com la memòria, els pensaments i en general el pas d’una estructura física com el cervell a una més immaterial com la ment, l’únic que tenim per ara són teories, però sense dades que ho confirmin. Es pot especular sobre si es tracta de partícules associades, però també hi ha qui pensa que són camps que es modifiquen. I, qui ho sap?, potser sigui una cosa completament diferent en la que encara no hi hem pensat.
    En realitat el que ens cal són, a més de les teories, idees de com fer els experiments per poder-les demostrar o descartar. Segurament aquest és un dels camps més apassionants de la ciència actualment.

  • Iliona

    14/12/2011 23:14

    Joana. Efectivament tens tota la raó en anomenar-la “partícula divina”. Tal com diu el Daniel és degut a la publicació com “The God Particle” l’any 1972 del llibre del Lederman. També quedaria bé anomenar-la, com sembla que era la intenció de l’autor “The Damned Particle” (La condemnada partícula).

    I també deu tenir raó el Daniel en que això de divinitzar les partícules ven molt. El que no veig tan clar és que tot plegat estigui al llindar de l’esoterisme i no de la ciència. Només el temps, o quan se’ns acabi el temps, sabrem -o no sabrem mai!- on és la veritat veritat…

    Però, mentrestant, és divertit, oi?

  • Iliona

    14/12/2011 22:58

    Daniel. Doncs no penso que el tema de les partícules que poden conformar tot el que ara en diem “immaterial” o “ànima” estigui en els límits de la ciència… Mira-ho, sisplau, des del punt de vista de la simple “memòria”. Si els sistemes neuronals són capaços de retenir informació -i perdre-la també- estem dient que “quelcom” es “fixa” a uns “llocs o punts determinats” dels sistemes neuronals (no serà a base de gluons, esclar! Juààà!). Però aquest “quelcom” no pot ser un ens immaterial, que seria físicament impossible de romandre “enganxat” enlloc.

    Quan es lesiona una certa quantitat de neurones (o per Alzheimer, etc.) es perden (o “desenganxen”?) els records corresponents a aquells punts o sistemes neuronals. Física pura, Daniel! Vaja… sempre des de l’ignorància dels que som més aviat de lletres…!

    Ja fa molt de temps que hi vaig donant voltes i llegint tot el que es va trovant al respecte. L’Antonio Damasio aclareix bastant aquestes coses a pesar que ja en trobem referències a “The Selfish Gene” d’en Dawkins (crec que està traduit).

    M’encantaria que t’animessis, que jo tinc massa carències de base… No tot està per fer… Molts neurobiòlegs i demés s’ho prenen molt seriosament.

    Respecte a l’energia necessària per provocar quelcom semblant al Higgs, penso que amb el Sincrotó (a partir del 1972) ja s’hauria pogut trobar, a més de 400 GeV. Però probablement tinguis tota la raó que era necessària una bèstia com l’LHC per aconseguir tants milions de xocs frontals per segon.

    Com disfrutaria jo si tingués la teva base científica! Gràcies per contestar.

  • Daniel Closa

    14/12/2011 20:55

    Iliona. Ja anaves ben encaminada. L’autor del llibre al que l’editor va canviar el títol és en Lederman. Lo de l’energia, doncs aquí no n’estic segur del tot, però em sembla que confons l’energia corresponent a la seva massa 126 MeV, que no és la mateixa que la necessària per crear-lo, que es molt superior i per això feia falta el LHC.
    Del tema que dius. Uix, això està en el límits de la ciència però ja en parlarem.

    Joana. Es que això de barrejar partícules amb divinitats li agrada molt a la premsa i a alguns esotèrics, però només serveix per embolicar la troca.

  • Joana

    14/12/2011 19:56

    Ja era hora que algú es queixés d’això de dir-ne “partícula divina”!. Gràcies Daniel.

    Salvador: cal pensar que és MOLT important haver trobat indicis de Higgs, ja que en cas contrari, seria una quasi-demostració de que no existeix, i per tant ens hauríem replantejar moltes coses!

    En quant als gastos: resulta que a part de trobar partícules estranyes, al CERN també han descobert coses com el CD-Rom, detectors de partícules amb aplicacions mèdiques o el més gran invent de tots: INTERNET!

  • Iliona

    14/12/2011 19:41

    Massa pel meu cos! I quasi pel cor! Jo havia atribuït el nom de “Partícula Divina” al Nobel Leon Lederman. Veig que estava equivocat. Però personalment sí que la considero divina! Què fariem si ara ens deien que no existeix? Potser tornar a creure en algun dels tres mil déus que hem creat els humans?

    No entenc massa per què no s’ha mig detectat abans si des dels 70 existeixen acceleradors de més de 400 GeV, molt pel damunt dels marges energètics en que sembla que està encerclada (la partícula divina, vull dir). Però tot plegat és prou màgic…

    Et segueixo en tot el que publiques… I m’encantaria que algun dia donessis la teva opinió sobre la probable -dic jo… vaja, afirmo, des de l’ignorància!- composició “particular” dels sentiments, pensaments, idees… de l’ànima, vaja!

    I és que entre la verificació de la Partícula “Divina” i el “desànim” de l’ànima… la polèmica seria més divertida que la recerca del sexe dels àngels!

    Gràcies pels teus articles.

  • Daniel Closa

    14/12/2011 15:44

    OK. Però per demostrar si existeix o no cal fer l’experiment . I per això calia el LHC. A partir d’aquí la física seguirà un camí o un altre. A mi em sembla prou important.

  • Salvador

    14/12/2011 15:34

    Justament això volia dir. L’èter gairebé tota la teoria del segle XIX suposava que existia i la gran novetat va ser la relativitat que va demostrar la seva inexistència, o més ben dit la va fer innecessària.
    En el cas del Higgs la teoria fa temps que suposa la seva existència i per tant demostrar-la ja poc pot aportar. La gran novetat seria demostrar que NO existeix com bé dius.

  • Daniel Closa

    14/12/2011 15:21

    Ui. En això discrepo. Hi ha moltes teories que suposen que el Higgs existeix. Si demostressim que NO xisteix caldria començar de zero i muntar un marc teóric per la fçisica completament nou. Al segle passat hi havia moltes teories que assumien que existia una cosa anomenada éter, però va venir Einstein (i l’experiment de Michelson i Morely) a demostrar que no esistia alló que tothom donava per fet. El resultat i les noves teories que va caldre fer van ser espectacular.
    I pel que fa al cost de l’accelerador… Aquñí cal vigilar perque amb les dades que es publiquen hi ha molta (molta!!) demagogia. Ha costat 3000 milions d’euros (no 3 bilions com diuen alguns que no s’enteren que en anglés un “bilion” son mil milions). Sembla molt, però només es el presssupost de dos anys del campionat munidial de formula 1.

  • Salvador

    14/12/2011 14:37

    No crec que entenguem gaire cosa més que la que entenem ara. Des del 64 s’han pogut fer milers de teories “suposant” que el Higgs existeix. Que realment existeixi o no és una mica irrellevant. Més enllà de la teoria i de justificar una inversió milionària del CERN, quina altra utilitat pot tenir?

  • Daniel Closa

    14/12/2011 10:22

    Noi. El com sempre és més fàcil que el perquè. (Això en el cas que hi hagi un perquè, que moltes coses són i prou).
    El tema de les sigmes va per barris. Cada branca de la ciència fa serbvir els seus estandards. En biomedicina, ni en somnis fem servir inc sigmes. de fet, ni tan sols fem servir aquesta manera d’expresarho. Nosaltres amb una probabilitat de 0.05 ja estem contents. i si és de 0.005 ja ni es discuteix. Això crec que estaria per les tres sigmes. Però, es clar, en un experiment els físics poden fer trilions de colisions per analitzar i aixi es pot arribar a nivells astronómics de dades. Nosaltres, amb grups de sis rates per experiment no podem arribar a aquests nivells de precisió (i tampoc cal).

  • Carquinyol

    14/12/2011 8:53

    Ummm… ara dubto de si el que sabrem serà més aviat ‘com’ és que existeix la materia (el mecanisme que fa que existeixi matèria) que no pas el ‘perquè’ existeix la matèria (la raó per la qual existeix). A mi el ‘perquè’ el considero més del camp de la filosofía o de la metafísica (no ho sabria dir pas) que no pas de la ciència, però potser sóc massa perapunyetes !

    Per cert, una curiositat… als experiments científics hi ha prou amb cinc Sigma en comptes del sempre esmentat Six Sigma ?