¿Cuál es una manera simple de entender cómo se descubrió el bosón de Higgs?

El campo fue descubierto matemáticamente: “cayó” de la Gran Teoría Unificada o Modelo Estándar; Se requería su representación numérica para que esa teoría funcionara, y dado que esa teoría funcionó tan bien para construir un modelo que predijo correctamente tanto que era observable en los experimentos, se creía firmemente que existía el objeto no observable.

Tan fuerte, de hecho, que encontrarlo formó parte de un experimento internacional multimillonario que tardó décadas en construirse, llamado CERN.

Es un poco como entrar en la celda de un prisionero, encontrar un bolígrafo negro y un trozo de papel marcado con tinta negra y roja con la letra de ese prisionero. Es casi seguro que falta un bolígrafo rojo; y vale la pena una búsqueda adecuada de esa celda para encontrarla.

Para observar Higgs era necesario chocar protones juntos a la velocidad de la luz – efectivamente “derritiendo” esa materia en energía pura – de la cual se destilaron nuevas partículas como predice la teoría; y de una manera que simulaba eventos al comienzo del universo. Con equipos altamente sensibles, básicamente una red de 3 dimensiones de cables separados a 1 cm de distancia con cada cable conectado a una supercomputadora, se pudo detectar la presencia del mecanismo, a pesar de que no permanece por mucho tiempo.

Después de miles de millones de colisiones, y miles de avistamientos, las características de esa observación encajaron numéricamente con la predicción original de “caída” del Modelo ideado muchas décadas antes.

En términos generales, Higgs era donde creían que lo habían dejado. Siguieron buscando en el mismo lugar, millones de veces por segundo, y finalmente la “mamá” de alguien echó un vistazo y la encontró donde había estado todo el tiempo: dentro de esta pequeña explosión.

Si tan solo los mismos científicos pudieran ayudarme a encontrar mis llaves.

Estaban buscando partículas visibles que habían sido producidas por la descomposición de un bosón de Higgs producido en una colisión.

El problema era que todo lo que pudo haber sido causado por un bosón de Higgs también pudo haber sido causado por otra cosa. Es por eso que tomó mucho tiempo estar seguro, al encontrar un número excesivo de patrones particulares que ocurrían con demasiada frecuencia.

Imagina que tienes una baraja de cartas que tiene dos copias de la Reina de Corazones. Pero solo puedes ver una tarjeta a la vez. Después de un tiempo notarías que la Reina de Corazones se acercaba con demasiada frecuencia. Pero se necesitarían muchas vistas de tarjetas individuales para tener una confianza razonable.

(No estoy seguro del número exacto, pero lo publiqué como Suponga que tiene una baraja de la que se sospecha que tiene dos copias de la Reina de Corazones. Pero solo puede ver una carta a la vez. Cuántas vistas ¿necesitaría una confianza de tres sigma de que efectivamente había dos?)

Tenga en cuenta también que era posible que existiera el campo de Higgs, pero no había un bosón de Higgs. Había teorías sensatas que habrían permitido esto.

Sigue siendo posible que haya más de un bosón de Higgs.