Entrevistamos a la científica española del CERN Alicia Calderón

Sabemos que todos los que consultais Omicrono a diario, ya sea vía Twitter, Google+, Facebook, o a través del feed RSS de nuestra web, lo hacéis con la intención de conocer las últimas novedades sobre la actualidad tecnológica y científica. Hoy hemos conseguido dar un paso más allá, entrando en contacto con una persona cuyo trabajo está íntimamente relacionado con el reciente descubrimiento del bosón de Higgs. ¿Recuerdas la sorpresa sobre la que hablamos la semana pasada? 😉

Alicia Calderón es una investigadora española licenciada y doctora en Ciencias Físicas, realizó su tesis doctoral en el sistema de alineamiento de las cámaras de muones del detector CMS, del cual, el grupo del Instituto de Física de Cantabria (IFCA) es responsable. Ha sido investigadora post-doctoral en el Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) de la Universita di Padova, y actualmente es investigadora JAE-DOC en el IFCA (CSIC-UC). Su actividad en el CERN consiste en analizar los datos recogidos por el detector de partículas CMS del acelerador LHC. Lo cual, le ha permitido formar parte de la principal línea de investigación en la búsqueda del bosón de Higgs en el canal de desintegración a dos bosones W, siendo además, responsable de la validación y certificación de los muones detectados por el experimento CMS.

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Omicrono – Entrando en materia, he leído últimamente muchas explicaciones sobre qué es el bosón de Higgs, e incluso yo mismo he intentado explicarlo (con relativo éxito) por aquí, pero para empezar con buen pie y aprovechando esta oportunidad, qué mejor manera de poner las cosas claras, que preguntándote ¿cómo nos explicarías qué es esta partícula elemental?

Alicia Calderón – Explicar el bosón de Higgs de manera sencilla no es una tarea simple. Por ello, me remito a una explicación bastante clara de lo que es el mecanismo de Higgs que puedes encontrar en la página del CPAN:

“El bosón de Higgs es un tipo de partícula elemental, hasta este momento no observada, que se cree tiene un papel fundamental en el mecanismo por el que se origina la masa de las partículas elementales. Es una pieza clave en el Modelo Estándar de la Física de Partículas, que explica con gran precisión la estructura fundamental de la materia, así como los fenómenos que ocurrieron en los primeros instantes del universo.

Sin masa, el Universo sería un lugar muy diferente. Si el electrón no tuviera masa, no habría átomos, con lo cual no existiría la materia como la conocemos, por lo que tampoco habría química, ni biología, ni existiríamos nosotros mismos. Para explicar por qué unas partículas tienen masa y otras no, varios físicos, entre ellos el británico Peter Higgs, postularon en los años 60 del siglo XX un mecanismo que se conoce como el “Campo de Higgs”. Al igual que el fotón es el componente fundamental de la luz, el Campo de Higgs requiere la existencia de una partícula que lo componga, que los físicos llaman “bosón de Higgs”. Ésta es la última pieza que falta para completar el Modelo Estándar de Física de Partículas, que describe todo lo que sabemos de las partículas elementales que forman todo lo que vemos y cómo interaccionan entre ellas.

De acuerdo a nuestro conocimiento actual, justo después del Big Bang, ninguna partícula tenía masa, y por ello, viajaban a la velocidad de la luz. A medida que el universo se fue enfriando, la temperatura cayó por debajo de un cierto valor crítico, y fue en este momento, cuando se formó el Campo de Higgs.

El Campo de Higgs sería una especie de continuo que se extiende por todo el espacio, formado por un incontable número de bosones de Higgs. La masa de las partículas estaría causada por una “fricción” con el Campo de Higgs, por lo que las partículas que tienen una mayor fricción con este campo tienen una masa mayor, mientras que aquellas partículas que no interaccionan con él decimos que no tienen masa, como es el caso del fotón.”

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O – Habiendo encontrado el bosón de Higgs con una probabilidad del 99,9% ¿qué otros análisis necesitáis para corroborar este descubrimiento con una fiabilidad total? Quiero decir ¿qué diferencia hay entre hallar el Higgs y hallar una partícula con las características del Higgs?

AC – En realidad, lo que podemos decir con los resultados que tenemos, es que hemos observado una nueva partícula con una masa aproximada de 125 GeV, pero aún no podemos decir si esta partícula es o no el famoso bosón de Higgs. Lo que sí podemos decir, es que tenemos una certeza del 99,9% de que NO es una fluctuación estadística del fondo. Los resultados obtenidos en los diversos canales de búsqueda, son coherentes con lo esperado para un bosón de Higgs del Modelo Estándar, dentro de las incertidumbres estadísticas y sistemáticas. Sin embargo, se necesitan muchos más datos para establecer si esta nueva partícula tiene todas sus propiedades, o si por el contrario algunas discrepan con lo esperado, lo que implicaría nueva física más allá del Modelo Estándar. Ahora nos queda seguir tomando datos y medir todas las propiedades de esta nueva partícula.

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O – Además de la física de partículas ¿qué ámbitos de la ciencia crees que puede llegar a revolucionar este descubrimiento? Y de acuerdo a esta revolución ¿qué avances tecnológicos te atreverías a vaticinar basados en la interacción con el bosón de Higgs?

AC – A día de hoy no podemos hablar de ninguna aplicación directa, pero seguramente la veremos en el futuro. Una anécdota que se cuenta mucho cuando hablamos de ciencia fundamental, es cuando a Faraday le preguntó un gobernante para qué valían sus descubrimientos en ciencia básica, a lo que este respondió: “No lo sé, pero sus sucesores seguro que cobrarán impuestos por ellos”. Estamos hablando de la electricidad. O en el caso de Schrödinger y Heisenberg, que no tenían ni idea de que sus investigaciones serían la base de la electrónica moderna.

Sin embargo, lo que sí tiene a día de hoy una aplicación directa en la sociedad, es toda la tecnología desarrollada en los aceleradores de partículas, que tiene beneficios indirectos para la medicina, la informática, la industria o el medio ambiente. Los imanes superconductores que se usan para acelerar las partículas, han sido fundamentales para desarrollar técnicas de diagnóstico por imagen, como la resonancia magnética. Los detectores usados para identificar las partículas son la base de los PET, la tomografía por emisión de positrones (antipartícula del electrón). Y cada vez más centros médicos utilizan haces de partículas como terapia contra el cáncer.

Otro ejemplo, es la World Wide Web (WWW), el “lenguaje” en el que se basa internet, fue creado en el CERN por Tim Berners-Lee para compartir información entre científicos ubicados alrededor del mundo, y las grandes cantidades de datos que producen los aceleradores de partículas, motivan el desarrollo de una red de computación global distribuida llamada GRID.

También, los haces de partículas producidos en aceleradores tipo sincrotrón o las fuentes de neutrones, instrumentos creados por los físicos para comprobar la naturaleza de la materia, tienen aplicaciones industriales en la determinación de las propiedades de nuevos materiales, así como para caracterizar estructuras biológicas o nuevos fármacos. Otras aplicaciones de la física de partículas son la fabricación de paneles solares, esterilización de recipientes para alimentos o reutilización de residuos nucleares, entre otros muchos campos.

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O – Si estoy en lo cierto, el CERN lleva haciendo este tipo de investigaciones desde su fundación, allá por mediados de los años 50. Sin embargo, si bien es cierto que ya existían otros aceleradores de partículas más modestos, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), tan sólo cuenta con 5 años de historia. Habiendo conseguido este rotundo éxito en tan poco tiempo ¿qué otras investigaciones se llevarán a cabo a partir de ahora? ¿qué otras sorpresas piensas que pueden estar esperándonos en Ginebra?

AC – El próximo paso, como en todo gran descubrimiento, es estudiar detenidamente y con suficiente estadística las características y propiedades de este bosón.

Sin embargo, cuando Peter Higgs teorizó sobre el bosón, se quedó en la posible solución más simple. Había otras más complicadas. Es el caso de la supersimetría, por la cual no habría sólo un bosón de Higgs: habría varios. En el CERN también se estudian posibles dimensiones extra, así como modelos en los que, si bien el Higgs existe, no sería una partícula fundamental, sino que estaría compuesta a su vez de otras. Hay que tener en cuenta que el Modelo Estándar funciona muy bien y explica todos los fenómenos que actualmente estudia el CERN. Pero no es la teoría completa. Así, faltan por definir conceptos como la materia oscura, que sabemos que existe. De hecho, las partículas supersimétricas podrían conformar esta materia oscura. Si el Higgs no es el Modelo Estándar, habría que plantearse un modelo supersimétrico.

Queda aún mucho trabajo por hacer en el LHC, y de seguro obtendremos muchos más resultados interesantes en los próximos años, que nos ayuden a entender un poco más el mundo que nos rodea y nos permitan seguir avanzando.

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O – Para ir terminando, y aprovechar bien esta gran oportunidad, me gustaría que les dieras algún consejo a nuestros lectores, fieles amantes de la ciencia. ¿Cómo podemos apoyar la investigación y ciencia española? ¿Cómo podemos ayudar a concienciar al resto de la población, de que no hay futuro posible para una sociedad hoy día sin una inversión decente en educación?

AC – Lo primero, es agradecer a toda la gente que no siendo científicos, se interesan por la ciencia y sienten la curiosidad propia del ser humano de querer saber un poco más sobre el mundo que nos rodea. Por otro lado, también nos toca a nosotros, los científicos, divulgar de manera lo más sencilla posible nuestro trabajo, de manera que podamos compartirlo con toda la sociedad.

Estamos en un momento crítico en España, y como en muchos otros casos, la ciencia también lo está sufriendo. Necesitamos que la gente, y más aún los políticos, sean conscientes de la importancia de la ciencia y de la educación para el futuro y el desarrollo de la sociedad. Todo país que quiera mantenerse en los primeros lugares, con industrias competitivas, y aceptable nivel tecnológico, ha de mantener y potenciar la inversión en ciencia y tecnología. Esto es una reflexión que debemos hacernos todos.

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Hasta aquí nuestra entrevista en exclusiva. Quisiera agradecer personalmente a Alicia Calderón, a su colega Francisca Muñoz, y al resto de la comunidad científica española, el gran esfuerzo y magnífica labor que están desarrollando en pos de demostrar a nuestra sociedad, y al resto del mundo, que en España existen profesionales sobradamente preparados, con capacidad para conseguir logros inimaginables, que podrían llevarse a cabo con un poco más de apoyo por nuestra parte.