Apoyan a Conec

Superior

Astronomia, El Bosó de Higgs

Més enllà hi ha dracs

En una de les seqüències més entranyables de la pel·lícula Out of Africa, la protagonista Karen Blixen, interpretada per Meryl Streep, diu: “Quan els descobridors del passat arribaven al límit del món conegut i tenien por de seguir, escrivien: Més enllà hi ha dracs!” Quan altres exploradors més agosarats s’endinsaven en eixes terres o en eixos mars, mai van trobar dragons, sinó llocs fascinants i sers desconeguts.

Figura de dragón en la Puerta de Istar. Museo de Pérgamo, Berlín. Foto: Wikipedia

Figura de dragón en la Puerta de Istar. Museo de Pérgamo, Berlín. Foto: Wikipedia

En la història de la ciència passa quelcom paregut: molts pensadors, filòsofs i científics han necessitat imaginar que hi ha entitats, que no tot i que no són visibles ni detectables, són necessàries per a mantindre l’estabilitat del cosmos o per a explicar les observacions o els experiments del moment.

En cada època el món s’ha vist d’una manera. Això s’anomena cosmogonia. Les cultures més ancestrals tenien els seus propis mites, però quasi tots postulaven l’existència d’alguna cosa o d’algú que estaria encarregat de separar el cel de la Terra. Per als antics egipcis, el déu Shu (l’aire) mantenia la deessa Nut (el cel) per damunt de Geb (la Terra). En el Gènesi, va ser el Creador qui va posar cada cosa en el seu lloc al primer intent, separant el cel de la terra, les aigües dels continents, la llum de la foscor. En la mitologia grega, Atles va ser condemnat per Zeus a sostindre els pilars dels cels. Però els mateixos grecs van intentar donar explicacions més racionals del cosmos. Havien observat que, al mirar el cel nocturn, les estreles pareixien apegades a una gran esfera que feia una volta en un dia. En realitat, és la Terra la que, fent el moviment de rotació sobre el seu eix en 24h, ens produïx la impressió que les estreles ixen pel costat est de l’horitzó per a ocultar-se per l’oest. Però els grecs també van observar astres que es movien entre les estreles fixes. Els van anomenar planetes, que en grec significa ‘vagabunds’. Sense l’ajuda del telescopi només es veuen cinc planetes: Mercuri, Venus, Mart, Júpiter i Saturn. Els altres dos vagabunds eren la Lluna i el Sol. En total 7. Per este motiu el 7 és un número tan especial. Hi ha 7 dies de la setmana; de fet, en molts idiomes s’anomenen amb els noms dels planetes: dilluns per la Lluna; dimarts per Mart; dimecres per Mercuri, etc. Hi ha 7 notes musicals, hi ha 7 colors en l’arc iris (això va ser una decisió de Newton en fer passar la llum blanca per un prisma).

Detalle Del Papiro Greenfield (el Libro de los Muertos de Nesitanebtashru). Representa al dios del aire Shu, asistido por los dioses con cabeza de carnero Je, la diosa del cielo Nut Apoyar el dios de la tierra Geb como se reclina debajo.

Detalle Del Papiro Greenfield (el Libro de los Muertos de Nesitanebtashru). Representa al dios del aire Shu, asistido por los dioses con cabeza de carnero Je, la diosa del cielo Nut Apoyar el dios de la tierra Geb como se reclina debajo. Fuente: Wikipedia

Per a explicar els moviments dels 7 planetes, Aristòtil, deixeble de Plató i mestre d’Alexandre el Gran, va imaginar un sistema d’esferes concèntriques, cada una de les quals arrossegaria un planeta, i en l’última estarien fixes les estreles. Les esferes serien transparents o cristal·lines i estarien fetes, com els astres, d’un element celestial que va anomenar quinta essència (els quatre elements terrestres eren la terra, l’aire, l’aigua i el foc). Els cels serien immutables, perfectes, immaculats. Els moviments serien uniformes, circulars, eterns… L’existència d’estes esferes no es va posar en dubte ni tan sols quan una nova concepció del món postulada per Nicolau Copèrnic en el segle XVI va col·locar el Sol i no la Terra en el centre del seu sistema del món.

Però en 1577, a Europa es va observar un Gran Cometa. Va desplegar una enorme cua que va ser visible durant un parell de mesos. L’astrònom danés Tycho Brahe el va estudiar amb detall. En analitzar el moviment del cometa, Tycho va comprendre que hauria de travessar les esferes cristal·lines, i va concloure que estes esferes, com a entitats sòlides, no havien d’estar en el cel. A partir de llavors, es va deixar de creure en la seua existència.

No sols en astronomia s’han postulat entitats l’existència de les quals s’ha provat posteriorment que era falsa. Quan van començar a circular els primers microscopis semblava natural intentar observar cèl·lules humanes. Unes de les cèl·lules millor diferenciades i fàcils d’obtindre són els espermatozoides. Al final del segle XVII molts filòsofs de la naturalesa estaven convençuts d’observar un xicotet home completament format al mirar un espermatozoide pel microscopi. El van anomenar homuncle, del llatí humunculus, que podríem traduir per ‘homenet’. Ments més obertes i microscopis de millor qualitat van mostrar que aquell maniquí humà no existia en l’esperma. Així avança la ciència. Ho explica molt bé el filòsof austríac del segle XX Karl Popper: les teories es poden plantejar, a vegades inspirades per fets o per aparences (o pel que s’espera veure), però finalment necessiten els experiments i les observacions per a ser validades o refutades. Va fer falta inversió en ciència, en este cas millorar la qualitat dels microscopis òptics, per a afirmar amb rotunditat la falsedat de l’homuncle.

Zentralbibliothek Zürich - Von einem schrecklichen und wunderbarlichen Cometen so sich den Dienstag nach Martini dieses lauffenden M D LXXViJ Jahrs am Himmel erzeiget hat - 000003593

Foto: Georgium Jacobum von Datschitz (Zentralbibliothek Zürich), via Wikimedia Commons

De vegades, allò que es postula, allò que els científics imaginen com a necessari per a formular una teoria, finalment es troba i estos són moments estel·lars de la ciència. Predir i confirmar és sempre més encoratjador que postular i rebutjar. Hi ha una frase que ens encanta dir, no sols als científics, sinó també a tot el món: “Ja t’ho deia jo!”. El descobriment de Neptú va ser així. Ja hem parlat que en l’antiguitat es coneixien només cinc planetes, amb la Terra en serien sis. El sèptim, Urà, el va descobrir, un poc per casualitat, William Herschel, un astrònom alemany que vivia a Anglaterra. Estudiant este nou planeta, els astrònoms de l’època es van adonar que la seua òrbita presentava unes anomalies que no s’esperaven. Dos d’ells, Urbain Le Verrier, francés, i John Couch Adams,, anglés, van concloure, utilitzant les lleis de Newton, que eixa anomalia es devia a l’estirada gravitatòria que produiria un altre planeta més allunyat. Van calcular fins i tot on el podien observar i, allí, un astrònom de l’Observatori de Berlín, Johann Galle, que tenia el telescopi adequat (sempre són els alemanys els que ixen al rescat!), va descobrir Neptú l’any 1846. Molts factors van contribuir al descobriment: estaven les observacions de les anomalies a Urà, les ments agudes de Le Verrier i Adams, la seua imaginació, les matemàtiques necessàries per a fer el càlcul i la tecnologia. També és veritat que la casualitat va ajudar. Només feia un parell d’anys que Urà havia avançat Neptú girant ambdós al voltant del Sol. Esta proximitat és la que feia apreciable les anomalies en l’òrbita d’Urà. Si els dos planetes hagueren estat en costats oposats del Sol, ningú hauria notat res i el descobriment hauria hagut d’esperar.

Un exemple més recent d’un moment estel·lar per a la ciència ha sigut el descobriment del bosó de Higgs fa un any aproximadament. Fa quasi 50 anys, diferents físics, entre els quals es trobava el britànic Peter Higgs, van postular l’existència d’un camp, que s’ha anomenat camp de Higgs, que travessaria l’espai i dotaria efectivament de massa a les partícules elementals que en tenen, i les diferenciaria de les que no en tenen i viatgen a la velocitat de la llum, com el fotó.

Interior del tunel LHC del CERN. Foto: Maximilien Brice - © 2009 CERN

Interior del tunel LHC del CERN. Foto: Maximilien Brice – © 2009 CERN

El major laboratori de física de partícules del món, el CERN va anunciar, el juliol de 2012, que dos col·laboracions internacionals de milers de físics (entre els quals es troben molts espanyols) havien descobert un bosó, que podria ser la partícula mediadora del camp de Higgs. Era un descobriment de gran importància per a la física. Sense el bosó de Higgs, cap partícula tindria massa, no hi hauria àtoms, ni molècules, ni planetes, ni estreles, i òbviament tampoc sers vius. La imaginació i les idees de Higgs i altres col·legues ha mantingut actius molts científics per molt de temps. Finalment sembla que s’ha trobat el que es buscava. Estava clar que s’ha descobert un camp nou de forces, però els físics del CERN van ser molt cauts. Podíem resumir la situació dient que el fenomen observat en els detectors del LHC era quelcom nou desconegut i compatible amb el bosó de Higgs. Les col·laboracions ATLAS i CM del LHC van continuar analitzant les dades, en particular les propietats quàntiques de la nova partícula, i tot continua apuntant que la partícula que es va trobar és el bosó de Higgs. Però hi ha encara moltes preguntes sense resposta. La reactivació del LHC l’any 2015, després d’una parada tècnica, proporcionarà col·lisions d’energies que no s’han aconseguit mai fins ara en un accelerador. Segur que estos xocs majestuosos de protons aportaran novetats sobre el presumpte bosó de Higgs. Queda per saber com interacciona amb altres partícules; si ho fa de manera proporcional a la seua massa al quadrat, la seua empremta dactilar quedarà definitivament registrada com a Higgs. El LHC podria aportar també nova llum sobre altres problemes oberts en física i cosmologia: la mateixa composició de l’univers.

Fa més de 80 anys que en cosmologia es parla de matèria fosca. L’estabilitat dels cúmuls de galàxies i de les mateixes galàxies no es pot explicar amb la física que coneixem i acceptem com a vàlida sense recórrer a la idea d’un univers dominat pel costat fosc. L’astrònom d’origen suís, però establit a Califòrnia, Fritz Zwicky, va intentar, en els anys trenta, determinar la massa dels cúmuls de galàxies i va arribar a la conclusió que, donades les velocitats a les quals es desplacen les galàxies en el seu si (com les abelles en un eixam), l’única manera d’explicar que el cúmul no es disgregara en l’espai era que existira una gran quantitat de matèria no visible, que el mantinguera lligat per efecte gravitatori. Va postular, per primera vegada, l’existència de matèria fosca. La seua contribució a la massa total del cúmul seria molt superior a la suma de la massa de les galàxies que el componen. Recentment un altre component encara més misteriós pareix necessari per a poder explicar les observacions més espectaculars que ens arriben de l’univers llunyà. Estreles que van explotar en forma de supernova fa milers de milions d’anys ens indiquen que l’univers s’expandix acceleradament. Eixa acceleració la produiria un component estrany de l’univers que anomenem energia fosca o també quinta essència, reciclant el nom que Aristòtil va encunyar per al material estel·lar. El 96% de l’univers seria fosc, desconegut, només el 4% estaria fet del material ordinari que coneixem. Si volem saber de què està fet l’univers hem de continuar investigant i potser algun dia en els nostres laboratoris, en els acceleradors de partícules com el LHC en el CERN o observant amb els nostres telescopis esbrinarem què és la matèria fosca i direm: “Eureka!” o “Ja t’ho deia jo!…”, i serà un moment estel·lar per a la ciència. La supersimetria, que estén el model estàndard, prediu l’existència de partícules amb les propietats que hauria de tindre la matèria fosca. El LHC no les ha descobertes encara, perquè segurament han escapat dels seus límits de detecció, però quan el LHC es reactive amb molta més energia les podria trobar o, almenys, les seues col·lisions ens podrien portar a inferir l’existència de candidats a matèria fosca. Molts físics en tot el món treballen per a aconseguir-ho. L’èxit arribarà, però també podria ocórrer que algun dia descobrim que no eixistix eixa entitat, perquè una idea millor o una evidència nova expliquen les observacions cosmològiques més adequadament, sense necessitat de recórrer a la matèria i l’energia fosques. Hauran sigut belles idees que es perdran amb el temps. Belles idees com ho van ser les esferes cristal·lines d’Aristòtil. I ací ve bé recordar el consell del poeta anglés del s. XVIII, Alexander Popa, quan deia “No sigues el primer a provar les coses noves, ni l’últim a deixar de banda les velles”.

Vista aérea del CERN. Foto: © 2009 CERN

Vista aérea del CERN. Foto: © 2009 CERN

En ciència la imaginació és fonamental. Albert Einstein deia que és fins i tot més important que el coneixement, però també són crucials els recursos que permeten investigar lliurement i sense lligams. Amb la ment oberta i amb la inversió adequada, continuarem explorant, continuarem imaginant, continuarem descobrint, sense aferrar-nos a idees preconcebudes, sense témer els dracs que podem trobar més enllà, amb paciència però amb passió, amb ambició però deixant-se ajudar. Heràclit deia “qui no espera no trobarà l’inesperat”. Eixa és l’actitud.


, , , , , , ,

One Response to Més enllà hi ha dracs

  1. Beatriz Monerri 29 novembre, 2013 at 21:15 #

    ¡Estupendo e interesante artículo!
    Como decía Charles Darwin: “Es más frecuente que la confianza sea generada por la ignorancia que por el conocimiento. Son los que conocen poco y no los que conocen mucho , los que afirman tan positivamente que este o aquel problema nunca será solucionado por la ciencia”.
    La ciencia es lógica e imaginación. Sin ese chispa de intuición no se hubieran producido muchos logros científicos.
    Y para terminar con una frase de Einstein: “El hombre que ha perdido la facultad de maravillarse es como un hombre muerto”.

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.