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Buscan al inflatón, un primo del bosón de Higgs que explicaría el origen del universo

Hoy en Valencia el padre de la inflación cósmica, Alan Guth, ha reivindicado la validez de su teoría, ya sean válidas o erróneas las medidas tomadas desde el Polo Sur por el telescopio BICEP2. Además de él, un millar de físicos hablan en la capital levantina de un mundo compuesto de infinitos universos paralelos, superaceleradores del futuro y materia oscura. Allí se celebra la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías

Hace dos años, el mundo entero se emocionaba con las palabras de un alemán de barba blanca ante cientos de físicos en Ginebra: “Creo que lo tenemos”. Rolf-Dieter Heuer, director del CERN, anunciaba así el 4 de julio de 2012 el hallazgo del bosón de Higgs, o al menos, de una partícula que podría encajar con su retrato robot.

Esta mañana, en Valencia, otro físico de pelo cano ha removido en sus asientos a centenares de colegas de profesión que lo escuchaban: “Creo que un mundo de infinitos universos, con infinitos ‘Big Bangs’, es la mejor explicación que tenemos para la realidad que observamos”. Con total aplomo, Alan Guth, el padre de la inflación cósmica, ha defendido el modelo de los multiversos en la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (ICHEP2014) que por primera vez se celebra en España en su 37ª edición.

El físico de Nueva Jersey ha comenzado su conferencia recordando al belga François Englert, codescubridor del mecanismo de Higgs, que no ha podido asistir al congreso por culpa de una torcedura de tobillo que lo mantiene postrado en la cama a sus 82 años.

La teoría del Big Bang no dice nada sobre el ‘bang’: qué explotó, por qué explotó y qué pasó en esos primeros instantes, explica Guth

Lo cierto es que las ideas sobre universos infinitos no son nuevas para los físicos que se dedican a diseñar modelos teóricos con los que explicar cómo es el universo, cuál es su origen y, sobre todo, tratar de recoger la multitud de cabos sueltos que aún les quedan por atar. Sin ir más lejos, Guth ha recordado que el astrónomo Martin Rees, expresidente de la Royal Society, dice tener tanta confianza en los multiversos como para apostar la vida de su perro; Andrei Linde, de la universidad de Stanford, como para jugarse su propia vida; y el Nobel Steven Weinberg como para apostar a la vez la vida de Linde y la del perro de Rees.

Física de altas energías con ironía fina

Con este humor socarrón, y sin dejar de exhibir una media sonrisa inquietante, Guth ha defendido su obra maestra: la teoría de la inflación cósmica, a pesar del jarro de agua fría que ha recibido en las últimas semanas. Las pruebas recogidas por el telescopio BICEP2 en el Polo Sur, que confirmarían para siempre las ideas de Guth, podrían ser falsas.

Al físico estadounidense le gusta explicar que, a pesar de que vivamos ya habituados a la idea del Big Bang, en realidad esta explicación sobre el origen del universo no dice nada sobre qué explotó, por qué explotó y qué pasó en los primeros instantes después de ese famoso ‘bang’. Fue él quien en 1981 propuso una teoría que sí daba respuesta a estas cuestiones y, además, resuelve de manera elegante varios problemas teóricos que por entonces torturaban a los físicos. Desde entonces, su modelo ha sido ampliado, aunque nunca corroborado experimentalmente al 100%.

El modelo de la inflación cósmica de Alan Guth podría ser confirmado por los datos de BICEP2, si es que estos son correctos

Su modelo, el de la inflación cósmica, explica que hace 13.800 millones de años, un pedazo de materia minúscula, 100.000 millones de veces más pequeña que un protón, comenzó a expandirse a un ritmo endiablado por efecto de una fuerza gravitatoria repulsiva y en cuestión de 10-32 segundos, esa expansión ultrarrápida lo convirtió en algo del tamaño de una canica.

Guth llevaba tiempo sin captar la atención mediática hasta que en marzo de 2014, el equipo de físicos experimentales que trabajan con el radiotelescopio BICEP2 en el Polo Sur aseguró haber observado unos ‘remolinos’ que, de ser ciertos, representarían las evidencias definitivas de los inicios del Big Bang y, por tanto, la confirmación de la inflación cósmica; pero, para desgracia de muchos físicos deseosos de ver confirmadas sus ilusiones, es probable que lo que midieron sea fruto de polvo polarizado más que de efectos primordiales.

Demasiado pronto para ser triunfalistas

“Sí, por desgracia hay indicios de que esas primeras interpretaciones eran demasiado positivas”, ha declarado Guth a Sinc. Ahora los físicos esperan los datos del satélite Planck, independientes de los de BICEP2, que podrían confirmar o desmentir estos resultados. Guth ha revelado los últimos rumores al respecto: en pocos días el equipo de Planck presentará un artículo en el que explicará los efectos del polvo cósmico sobre las medidas de BICEP2; y ambos equipos podrían estar negociando una colaboración para final de este año. Mañana a las 18:30, representantes de ambos proyectos aclararán dudas al público de ICHEP2014.

Si en algo ha insistido este cosmólogo de 67 años es en que su teoría no se vería manchada en el caso en que los ecos medidos por el radiotelescopio BICEP2 en el Polo Sur se quedaran en polvo galáctico: “Si se confirman estos resultados, implica que la inflación es cierta; pero, si se descubre que eran erróneos, la teoría sigue siendo válida; lo malo es que habría que esperar a nuevos experimentos”. Y por si quedaban dudas sobre la fuerza de su modelo, ha dejado claro que “no hay ningún plan B a la teoría de la inflación”.

Guth ha revelado los últimos rumores: en pocos días el equipo de Planck explicará los efectos del polvo cósmico sobre las medidas de BICEP2

Para los que hacen los experimentos, este marco teórico también es un arma poderosa y, por ahora, imprescindible. “Los primeros momentos de la inflación pueden dar lugar a extensiones del modelo estándar de las partículas elementales que respondan a cuestiones que este no resuelve”, ha explicado Rolf-Dieter Heuer, el alemán que dirige el CERN, en la rueda de prensa en la que ha compartido mesa con Guth. En concreto, se refería a una partícula llamada ‘inflatón’, que Guth ha definido como “un primo del bosón de Higgs que podría interaccionar con este y abrir la puerta a una nueva física”.

Pero los físicos no están ni de cerca en disposición de demostrar la existencia de este inflatón, responsable de la expansión ultracelerada del universo inflacionario. Podría integrarse con el campo de Higgs y, de hecho, algunos modelos ya proponen soluciones de este tipo, “pero aún son teóricos y deben ser comprobados”, según Juan Fuster, copresidente del comité organizador del ICHEP2014.

Tampoco el LHC podría hacer medidas relacionadas con la teoría del universo inflacionario, ni buscar las ondas gravitacionales primordiales, procedentes del fondo cósmico de microondas, que confirmarían el modelo de Guth, aunque Heuer ha indicado que están abiertos a propuestas científicas razonables. "Sería muy difícil, debido a la masa tan pequeña de las partículas. La fuerza gravitacional tiene intensidad mínima respecto a las fuerzas que se estudian en el LHC", ha añadido Guth.

 

 

Por ahora, hasta el miércoles en Valencia un millar de físicos procedentes de todo el mundo seguirán explorando la conexión entre la cosmología y la física de partículas. Todo apunta a que será fructífera; no en vano Guth, que comenzó como teórico de partículas, acabó formulando el modelo cosmológico más aceptado hoy en día.

Fuente: Sinc. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Nuevas mediciones sobre el bosón de Higgs

El descubrimiento del bosón de Higgs en 2012 se basó en su desintegración en otros bosones, los portadores de fuerzas en la naturaleza. Ahora investigadores del experimento CMS del CERN han encontrado evidencias de la desintegración directa del higgs en fermiones, las partículas que forman la materia, y con una tasa que se ajusta al modelo estándar de física de partículas

En un artículo publicado en Nature Physics, los científicos del experimento CMS informan de nuevos resultados sobre una importante propiedad de la partícula de Higgs, cuyo descubrimiento fue anunciado conjuntamente con el experimento ATLAS el 4 de julio de 2012.

El resultado de CMS sigue otros preliminares de ambos experimentos, que informaron a finales de 2013 de importantes evidencias acerca de la desintegración del Higgs en fermiones, los ladrillos que forman la materia.

"Estamos empezando a comprender el mecanismo de Brout-Englert-Higgs en profundidad", destacan los investigadores

El bosón de Higgs está asociado a un mecanismo propuesto en 1964 por Robert Brout, François Englert y Peter Higgs para tener en cuenta los diferentes alcances de dos fuerzas fundamentales de la naturaleza. Conocido ahora como mecanismo de Brout-Englert-Higgs (BEH), se cree que proporciona su masa a todas las partículas elementales. Para comprobar esta idea, es necesario medir la desintegración directa del bosón de Higgs en todos los tipos de partículas.

Cuando el descubrimiento del bosón de Higgs fue anunciado en 2012, se basó en medidas de la desintegración del Higgs en otros bosones, los portadores de fuerzas en la naturaleza. Los resultados mostrados ahora por ATLAS y CMS se refieren a la desintegración de bosones de Higgs directamente en fermiones, las partículas que forman la materia.

Las medidas de ambos experimentos han proporcionado evidencias sustanciales de que el bosón de Higgs se desintegra directamente en fermiones en una tasa compatible con las predicciones del modelo estándar de física de partículas, la teoría que describe las partículas que forman la materia visible y sus interacciones.

"Con nuestros análisis en curso, estamos empezando a comprender el mecanismo BEH en profundidad", dice el portavoz de CMS, Tiziano Camporesi. "Hasta ahora se comporta exactamente como predice la teoría".

Próximos resultados

"Estos resultados muestran el poder de los detectores en permitirnos hacer física de precisión del Higgs", añade el portavoz de ATLAS, Dave Charlton. "Estamos cerca de lograr todo lo que podemos conseguir en el análisis del Higgs con los datos del primer periodo de funcionamiento del LHC, todos esperamos nuevos datos cuando el LHC se reinicie en 2015".

 

 

Según informa el CERN, se ofrecerá más información y se presentarán nuevos resultados en la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (ICHEP 2014), que comienza en Valencia el próximo 2 de julio.

Fuente: Sinc. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Científicos buscan medir el momento magnético del protón y antiprotón con una precisión sin precedentes

Procuran determinar si existe diferencia entre ellos. Se trata de una serie de experimentos diseñados para resolver uno de los misterios más profundos de la física de hoy en día, investigadores del Instituto Riken, en Japón, en colaboración con la Universidad de Mainz, el GSI en Darmstadt y el Instituto Max Planck para la Física en Heidelberg, todas ellas instituciones alemanas, han hecho la medición directa más precisa jamás realizada del momento magnético de un protón

El trabajo, publicado en Nature, trata de responder a la pregunta fundamental de por qué existimos. Se cree que el Big Bang hace unos 13.000 millones de años generó cantidades iguales de materia y antimateria, que se aniquilan cuando chocan, y sin embargo, el universo actual parece contener sólo materia.

El trabajo se está llevando a cabo desde muchos frentes para detectar diferencias que explicarían esto y una vía prometedora es comparar los momentos magnéticos de las partículas y sus conjugados de antimateria, ya que incluso una pequeña diferencia podría explicar la asimetría materia-antimateria. Los científicos trabajan en colaboración para medir el momento magnético del protón y antiprotón con una precisión sin precedentes y determinar si existe alguna diferencia.

En el estudio publicado este miércoles, los expertos llegaron a un hito importante al medir el momento directamente en un solo protón con una enorme precisión, basándose en la espectroscopia de una partícula en una trampa de Penning.

El primer autor del artículo, Andreas Mooser, explica que «esta importante cantidad nunca se ha medido directamente y hasta ahora sólo se conocía con una precisión relativa de aproximadamente diez partes por mil millones, gracias a la espectroscopía hiperfina de un MASER (un amplificador de microondas por la emisión estimulada de radiación) en un campo magnético. Sin embargo, esto requiere correcciones teóricas significativas para extraer el momento magnético del protón de la medición».

En el nuevo estudio, los investigadores informan de la primera medición directa de alta precisión del momento magnético del protón con una precisión fraccional de tres partes por mil millones, mejorando la constante fundamental de 42 años de edad por un factor de tres.

Ahora, se puede usar el nuevo método que utiliza una sola partícula en una trampa de Penning directamente para medir el momento magnético del antiprotón, que actualmente se conoce con una precisión relativa de sólo cuatro partes por millón.

 

 

Según el investigador de RIKEN Stefan Ulmer, segundo autor del artículo y portavoz de la colaboración ‘BASE’ en el CERN (Organización Europea para la iInvestigación Nuclear) que tiene por objeto la medición de alta precisión del momento del antiprotón, «el uso del nuevo método permitirá mejorar este valor en al menos un factor de mil, proporcionando una prueba rigurosa de la simetría materia-antimateria».

Fuente: Ciencia Plus. Aportado por Eduardo J. Carletti

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