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Bosón de Higgs. Una explicación para cualquiera

escrito por Eclectikus 23 agosto, 2012

A estas alturas del verano todo el mundo ha oído hablar del bosón de Higgs. En raras ocasiones un asunto tan imbricado de la Ciencia Base aflora a la superficie mediática, y aún más exótico es que esto ocurra en campos tan desconocidos como la Física Teórica y la Física de Partículas. Así que a los chalaos que nos apasionan estos asuntos asistimos encantados de ver que por unos días o semanas, asuntos como el Modelo Estándar o el bosón de Higgs están en boca de propios y extraños.

Encantados… y también espeluznados por el churrimerinismo despiadado con que se abordan los temas científicos en los medios generalistas, algo que por otro lado no nos sorprende después de años de seguir el absurdo epistemológico del Cambio Climático. Y no será por falta de buena información en Internet para todos los niveles de conocimiento.

Para una introducción básica sobre el bosón de Higgs, permítanme que les remita a un artículo que escribí en diciembre de 2011, cuando se hicieron los primeros anuncios del acorralamiento de la famosa partícula: Bosón de Higgs para legos. Y a un nivel (todavía) más básico, a raíz del anuncio del “cuasi descubrimiento” el pasado 4 de julio, escribí el correspondiente artículo, Bosón de Higgs para periodistas. Creo que la lectura reposada de ambos artículos es suficiente para tener una idea aproximada de que ha significado este gran hito de la Física. Y los perezosos que se salten estas lecturas, estén tranquilos, se puede vivir perfectamente sin saber una palabra de este tema, ni siquiera es necesario para leer el resto de esta entrada.

Este artículo que ahora escribo podría ser un cierre perfecto de la serie mencionada, y en el me gustaría centrarme en el organismo que ha llevado a cabo las investigaciones, el CERN, su estructura, su financiación, cuál ha sido su retorno, y algunas reflexiones.

1.- ¿Qué se investiga en el CERN?

Básicamente Física de Partículas, esa parte de la Ciencia que estudia los constituyentes fundamentales de la materia. El nombre de CERN se derivó originalmente del acrónimo de Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, pero que no se asusten nuestros amigos ecologistas, en realidad la palabra nuclear proviene de que cuando se creó este organismo a mediados del siglo pasado, la investigación en este campo se centraba en las partículas subatómicas, es decir los núcleos, nada maligno per se. Dado que nuestra comprensión de los átomos ha crecido exponencialmente en los últimos sesenta años, y sabemos fehacientemente que los núcleos están formados por protones y neutrones, y que estos a su vez están formados por quarks, el término nuclear ha perdido su sentido, aunque se haya mantenido también en el acrónimo inglés: European Council for Nuclear Research.

2.- ¿Cómo está estructurado?

Desde su creación en 1954 a propuesta del físico francés Louis de Broglie, con 12 países fundadores, hasta la actualidad con 20 países miembros y 8 observadores (seis países y dos organismos internacionales), la estructura ha sufrido altas y bajas:

Miembros fundadores (12).- Bélgica, Dinamarca, Francia, República Federal de Alemania, Grecia, Italia, Países Bajos, Noruega, Suecia, Suiza, el Reino Unido y Yugoslavia.

Miembros hoy (20): Alemania, Francia, Reino Unido, Italia, España, Países Bajos, Suiza, Polonia, Bélgica, Suecia, Noruega, Austria, Grecia, Dinamarca, Finlandia, República Checa, Portugal, Hungría, Eslovaquia y Bulgaria.

Observadores (8): Comisión Europea, India, Israel, Japón, Rusia, Turquía, Unesco, Estados Unidos.

Candidatos (3).- Israel y Rumanía ya contribuyen en los presupuestos y junto con Serbia se integrarán próximamente. Brasil y Rusia además tienen presentadas las solicitudes de incorporación correspondientes.

3.- ¿Cómo se financia el CERN?

La financiación es básicamente pública. Se realiza un reparto de cargas proporcional al porcentaje que representa el PIB de cada país en el PIB global de los países participantes. La gestión de los dineros recae en un comité ad hoc que cuenta con la representación de cada uno de los países miembros. Todos los asuntos económicos, operativos, comerciales y de personal son dirimidos en el seno de este comité.

Toda la información sobre estos aspectos se puede encontrar en este PDF, y todos los informes generados desde 1953 se pueden revisar aquí.

Por ejemplo, podemos examinar cuales han sido los presupuestos para este año 2012:

Por tanto estamos hablando de que el coste total para 2012 no llega a los 1000 millones de euros, de los cuales nuestra maltrecha economía aporta un 8%, el quinto país, por una vez empezando por arriba, lo que hace un total de algo más de 77 millones de euros, es decir, aproximadamente el 0.03% de los 221182 millones previstos como ingresos en PGE 2012. Menos que las subvenciones al cine en 2011 y un poco más de lo que recibe este año (106.59 y 68.86 millones respectivamente); en torno a una tercera parte de lo que recibieron los sindicatos en 2010; o menos de una quinta parte del presupuesto del Real Madrid en la temporada pasada (en torno a los 500 millones).

4.- ¿Cúal es su retorno?

Repesco una anécdota sobre Michael Faraday, que dice que cuando presentó en una conferencia su descubrimiento de la inducción magnética, una señora que por ahí andaba, le preguntó:

Señor Faraday, ¿para qué sirve todo eso que nos ha contado?

A lo que Faraday replicó:

Señora, ¿Y para qué sirve un recién nacido?

Hay otra versión, la liberal, que cambia la respuesta de Faraday:

– Señora, dentro de unos cuantos años pagará impuestos por esto.

Resulta complejo exponer en que beneficia a la sociedad la Ciencia Básica en general. Suele ser algo étereo y escasamente perceptible en tiempo real. Afortunadamente el hecho de que el CERN lleve más de cincuenta años funcionando, y los espectaculares avances que la Física ha aportado desde el siglo XVIII de una manera horizontal, nos permiten ilustrar de una manera comparada y consistente, qué aporta un centro como el CERN al desarrollo humano.

Hay dos campos en los que resulta más evidente la influencia, la informática y las tecnologías médicas. El caso del desarrollo de Internet es paradigmático, aunque no se puede decir que naciera en (o por) el CERN, lo cierto es que algunas de sus tecnologías fueron desarrolladas allí, hasta el punto que la primera página de la WWW, estaba alojada en el CERN y la mayor parte de la gente que colaboró en el proyecto trabajaba también allí. En la actualidad el CERN también es pionero en la computación distribuida (grid computing) y mantiene uno de los principales centros de Supercomputación en Europa (European Grid Infrastructure).

Y en cuanto a las diferentes técnicas médicas influídas por los experimentos desarrollados en el CERN se pueden citar los avances en radioterapia, radioinmunoterapia, prevención clínica, tratamiento de imagenes, etc. Recomiendo una lectura transversal al informe de la conferencia de 2010 Physics for Health in Europe.

5.- ¿Es el hallazgo del bosón de Higgs el punto y final?

Rotundamente no. Usemos el ejemplo del electrón, ¿supuso el descubrimiento de esta partícula por J.J. Thomson en 1897 el fin del estudio del electrón? Al contrario, fue más bien el inicio de toda una aventura que nos ha adentrado en el conocimiento de la estructura del átomo y su naturaleza cuántica, que a la postre nos ha llevado a la más espectacular serie de descubrimientos (y aplicaciones) de la Historia de la Ciencia. Basta comprobar cómo era el mundo hace 100 años y cómo es el mundo hoy, y fijarse que en las mayores diferencias que se encuentren, es difícil no encontrar en mayor o menor medida uno u otro fundamento de los avances físicos desarrollados entonces.

De la misma manera, aún confirmándose que la partícula anunciada el pasado 4 de julio, es sin una duda razonable el bosón de Higgs tal como se define en el Model Estándar, nada se cierra, si no que se abre toda una nueva rama de investigación que analice el comportamiento y las propiedades de esta partícula. De la misma manera que Thomson era incapaz de sospechar, a finales del siglo XIX, las implicaciones del conocimiento de la existencia del electrón, creo que hoy no hay nadie que sea capaz de imaginar las consecuencias a largo plazo que pueden suponer el hallazgo del bosón de Higgs. Y menos durante los albores del descubrimiento.


6.- Reflexiones

A la luz de estos datos y consideraciones me surgen algunas preguntas y algunas respuestas que paso a compartir con los lectores:

¿Es un despilfarro gastar tantos millones de euros en estos tiempos de crisis? En mi opinión no. Creo que el grueso del esfuerzo económico está ya hecho, y parar o ahogar presupuestariamente este proyecto sería un error imperdonable. Afortunadamente las voces que suelen surgir en esta dirección, desaparecen de la misma manera que aparecen, sin pena ni gloria, y un cierre en falso del CERN es altamente improbable.

¿Es el modelo de financiación actual el único factible? Pues posiblemente tampoco, aunque es difícil contemplar un escenario en el que la empresa privada afronte desde el principio un proyecto de esta magnitud, si que resulta posible imaginar una mayor participación de capital privado en los estadios avanzados de este.

¿Alguna idea de que algo como el CERN fuera desde el inicio una aventura privada? Yo desde luego no veo la forma, pero es una buena pregunta para los anarco-capitalistas, quizá alguien de por aquí pueda aportar alguna solución imaginativa. Yo desde luego no la tengo.

Nota.- Luis Gómez, el comandante en jefe, me ha propuesto que colabore en DEE. Para un lector habitual del blog, siempre admirado por el enfoque riguroso de los temas que aquí se tratan, y por la calidad de los artículos, sus autores y muchos de los comentaristas, la propuesta no deja de ser un reto, ideal para un kamikaze intelectual como el que esto escribe. Por ello estoy encantado de aceptar el envite, y espero no haber aburrido al respetable.

  • Bien, Justicia y Defensa parecen áreas de las que resulta imposible sacar al Estado, creo que pocos pueden discutir eso hoy. Pero en Ciencia tengo mis dudas. Hay un caso paradigmático en el que los gobiernos (casi) no meten las garras: la Industria Farmacéutica, aunque claro, es un ejemplo que tiene la pega (como otros similares) que toda la investigación está dirigida en una sola dirección, mejorar u optimizar las propias líneas de negocio, y ese es una aspecto que puede ser inocuo en algunos campos y delicados en otros, pero esa es otra discusión

    El cogollo del debate sería efectivamente la Ciencia Base. Y ahí tenemos a mi juicio dos tipos de investigación, la tradicional por llamarla de alguna manera, en la que la imaginación, el genio, el tesón, la intuición y las espaldas de gigantes anteriores hacen que surjan nuevas ideas que eventualmente, tras pasar el control de calidad del método científico se convierten en Ciencia Pura y con suerte, posteriormente en Ciencia Aplicada, Ingeniería, Tecnología etc… Creo que aquí no es descabellado sacar al Estado de la receta. El ejemplo de Einstein y su Teoría de la Relatividad, que se podría encuadrar en este primer tipo, sin embargo no me sirve, porque no fue el Estado el que invirtió en Einstein, el hecho de que este se ganara las lentejas en una oficina de patentes estatal, se me antoja un dato puramente circunstancial. En cualquier caso hay fórmulas para que Einstein u otros científicos obtengan las lentejas sin necesidad de ser funcionarios: fundaciones, mecenazgo (las lentejas son fácilmente financiables), universidades privadas…

    El otro tipo de investigación es el complejo, el CERN, la NASA… ¿qué pasa cuando las inversiones son astronómicas (nunca mejor dicho) y con difusas perspectivas de retorno de capital? Pues parece que el Estado es insustituible, pero entonces nos encontramos con la pega que apunta Plazaeme por ahí arriba ¿Quién decide en que se gastan los dineros/quién hace las preguntas? Y de aquí si que debería salir el Estado, al menos lo más lejos posible, porque de lo contrario puede pasar como hemos estado viendo todos estos años con el Cambio Climático (Antropo-alarmista), que tenemos a miles de científicos gastándose un pastón, en que parezca que han descubierto que estamos destruyendo el planeta a base de verter una mínima fracción del total del CO2 terrestre, debido a nuestras malditas costumbre consumistas neocon. Y eso ya ni es Ciencia siquiera.

  • pvl

    Tal y como yo veo la cuestión, la respuesta correcta es que por supuesto que el Estado (o en este caso concreto, los Estados) son más eficaces que la iniciativa particular realizando ciertas cosas muy concretas que a su vez son útiles y crean riqueza. Por ejemplo la ciencia básica, como el LHC sin la cual no existe ciencia aplicada que valga ni mucho menos aplicaciones comerciales. En este sentido, siempre he sospechado que si el genial Einstein, en vez de ganarse las lentejas en un principio en una obscura oficina de patentes en la que pudo dedicarse a “perder el tiempo fantaseando en su T. de la Relatividad” hubiera trabajado por ejemplo en otro tipo de empresa privada más exigente con su productividad como asalariado, a estas alturas estaríamos sin la revolución científica que supuso la Relatividad.
    Otro ejemplo prototípico de las cosas en las que un Estado es más eficaz que la iniciativa privada es la defensa nacional.
    El problema reside en que los Estados, como cualquier otro bicho viviente, tienen tendencia a acaparar todo el poder que pueden, y con mucha frecuencia en el propio y exclusivo beneficio del aparato estatal propiamente dicho (dirigentes y empleados públicos) en vez de servir al conjunto de los ciudadanos que lo integran, que es el único verdadero sentido de su existencia.

  • ¡Gracias amigos!

  • Esopra Montaraz

    Ídem

  • Al

    No me ves pero te estoy haciendo la ola.
     

  • Esa es una buena respuesta hoy Xavier, pero dudo mucho que hubiera sido aceptable esa respuesta en 1954, ninguna empresa metería capital en algo tan extravagante como un acelerador de partículas, y hoy no existiría el CERN. Si quieres podemos extrapolar el experimento… ¿Alguna empresa hubiera financiado la NASA en sus inicios? ¿Existirían hoy muchas de las tecnologías de origen espacial si se hubiera fiado la financiación de las agencias espaciales a la iniciativa privada? Me gustaría responder que si, pero me temo que no. Y creo que este es un punto débil, y por eso lo traje al artículo, aunque escueza 😉

  • Xavier Valens gomila

    Para mi el CERN es el ejemplo de lo que no deben hacer lo estados. Solamente el mercado es el único capacitado moralmente para decidir si se invierte en un CERN o si mejor se invierte en cultivar patatas en Africa.

  • Pero eso sí que es complicado. No conozco a nadie (ni nada) que no ponga sus condiciones a la hora de soltar dinero.

  • Luis I. Gómez

    Totalmente de acuerdo Plaza, es uno de los pilares.
    La cuestión se las trae y da para un post… meditado. 

  • La solución tiene que ir por separar a los que hacen las preguntas de los que deciden la financiación. Sobre todo, por tratar de asegurar que se hacen todas las preguntas.

  • La cuestión es compleja. El mecenazgo y la filantropía pueden funcionar y funcionan en proyectos artísticos, intelectuales e ingenieriles, por eso han funcionado en la Ciencia hasta el siglo XIX, porqué en cierto modo, la investigación científica era una mezcla de todo eso. Pero un proyecto como el CERN, del que no sabes nada de su retorno cincuenta años después de iniciado el proyecto, a pesar de su reconocido éxito, es algo demasiado difuso incluso para un Bil Gates. Veo difícil sacar de la ecuación a un Estado que ponga la pasta que como sabemos no es de nadie 😉

    Creo que la solución no pasa por eliminar al Estado y menos en las fases iniciales, si no en ampliar la participación privada en las fases avanzadas del proyecto, aunque eso ya se hace, no se yo hasta que punto se hace bien. 

  • Pero ese es un problema gordo, Mill. Si (casi) toda la ciencia se hace con una cantidad de dinero que solo pueden financiar los gobiernos, puede haber un sesgo muy grande. No quiere decir que las respuestas sean falsas, pero sí puede querer decir que las preguntas sean muy incompletas (y viene a ser lo mismo).

  • Muy informativo y trabajado, gracias. Como señala Ijon, imprescindible el enlace a la serie. Y lo de las pelas, comparadas con otras cosas, contexto muy necesario.

  • MILL

    Gracias por las explicaciones de alguien que se quedó en la física newtoniana.
    ¡¡Espero más artículos tuyos!! 
    En cuanto al problema de financiación que palanteas… ¡Por eso yo no soy anarcocapitalista! (aunque un anarcocapitalista te diría que un proyecto así podría ser financiado por millonarios filántropos tipo Bill Gates!!  Aunque creo que Bill anda en otras guerras, como esta:

     http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2012/08/120815_inodoros_ecologicos_bill_gates_msd.shtml

  • Burrhus el elefante neocon

    Welcome to the jungle… we got funny games!!

  • Luis I. Gómez

    Estoy con Ijon. He dicho lo mismo en Twitter: hay que leer tu artículo en “No me seas Progre”. Sensacional!

  • Gracias Ijon, un honor.
    En cuanto al artículo… en fin, tu que me lees con buenos ojos 😉

  • ¿Un crowdfounding que a cincuenta años vista no promete retorno de inversión? No lo veo, tenemos que buscar otra solución, y si no aparece una buena escusa 😉

  • Gracias Miguel, haremos lo que buenamente se pueda. Saludos.

  • Bienvenido Ecleckticus.

    Para los interesados en el tema que todavía no lo hayan hecho, recomiendo pinchar en el enlace que pones a tu artículo “Bosón de Higgs para legos”. Cuando este asunto alcanzó las portadas ya lo estuve difundiendo. De una calidad y claridad incomparable con el nivel medio de lo que se publicó al respecto. 

  • Sefuela

    Con respecto a la pregunta, se me ocurre la posibilidad de un crowdfunding, pero no llegaría ni de coña a sufragar eso.

  • Un gran artículo. Y aguardo expectante a que le sigan otros. Un saludo.

  • Gracias Sefuela, maestro.

  • Sefuela

    Aplausos, reverencias y bienvenidas varias.

  • Eclectikus

    Gracias a ti Luis por ofrecerme la oportunidad. Haré lo que pueda por no desmerecer la reconocida calidad de este gran Blog.

  • Luis I. Gómez

    Eclectikus, bienvenido a Desde el exilio! un placer contar contigo en esta tu casa. 

    Muy buen artículo para empezar tu andadura por aquí! gracias!