¿Por qué resultó tan complicado observar el bosón de higgs?

Bien. Veamos:

Lo primero fue tener la hipótesis, el "mecanismo de Higgs" (más justo sería decir de Anderson, Brout, Englert, Guralnik, Hagen, Higgs, Kibble, y 't Hooft).

Luego el reto fue construir una máquina capaz de generar la energía necesaria para producirlo. (Por medio obviaremos lo típico, "que si los científicos piden mucho dinero", que si hay que inventar una tecnología que no existe, que si no sabemos cuándo lo encontraremos, ni en qué nivel de energía es donde vamos a encontrar al "bosoncito del demo…", etc). Detallitos.

Pero llegado el momento en que ya tenemos todo eso, hay que ir a buscarlo.

Dígame, ¿qué partículas reconoce aquí?

¿Y aquí?

¿Y aquí?

Bueno, no es tan difícil ¿no?

Le acabo de poner tres imágenes de eventos reales de colisiones protón-protón, ya limpias de ruido, reconstruidas por ordenador, donde su labor simplemente es tomar los datos que corresponden a estas imágenes, y mediante los modelos de física de partículas para cada tipo de colisión "idealizada", deducir qué es cada partícula de la imagen en función de los datos que tiene disponibles. Por ejemplo, qué niveles de los calorímetros atraviesan, qué energías depositan en cada capa, qué radio de curvatura muestra cada trayectoria, y de ahí deducir su carga o su masa (en función de los otros datos que tenga sobre cada partícula,…). Sí, sí, cada linea que ve es una partícula. ¿Acierta siquiera a decir cuántas hay en solo una de las imágenes?

Y esto lo tiene que hacer con los 600 millones de fotos como estas que se producen cada segundo, eso sí, con ruido (borrosas, difuminadas).

Bueno, los algoritmos automáticos se encargan de "preseleccionar" por usted aquellos eventos que presentan alguna característica que previamente Ud. y su equipo han calculado y definido en el sistema, de forma que el filtro lo pasan unas 100.000 imágenes por segundo, y el siguiente escalón lo reduce a unas 100–200 por segundo. Pero si Ud. no acierta a configurar los filtros bien…

¿Y sabe qué pasa? Que la naturaleza no viene con libro de instrucciones. Así que todo lo hacemos probando a ver si funciona: a ver si la hipótesis sigue siendo válida en esta nueva situación, a ver si este nuevo prototipo de instrumento rinde tan bien como esperamos,.. etc. Y se hace muy difícil. No se hace a lo loco. Todo está muy, muy pensado y medido. Pero no tenemos las soluciones al final del libro para ver si funciona.

¡Ah, pero ya está! Esos 100–200 eventos por segundo los tiene que estudiar Ud., desgranar, limpiar y clasificar, computarlos estadísticamente para ver, en los números, patrones que sean la firma de la desintegración de la partícula que está Ud. buscando, con un margen de error tal que, que fuese una casualidad lo que viera y no una firma real, solo pueda ocurrir 1 vez de cada 1.744.278 veces que Ud analizase todos los datos. Ese es su estandar, su mínimo, su "aprobado" en este examen.

Pero hay más. Para su desgracia, cada partícula se desintegra no de una, sino de muchas maneras diferentes, en diferentes "canales". ¡Y están todos mezclados! Así que no puede saber si "esta trayectoria de aquí es un Tau que viene de aquí, o es un par de fotones que se aniquilaron casi al lado en un Tau y un antiTau"…¿?….

¡Ah, pero todavía más! (¡¡no fastidies Juan Carlos!!) Cada desintegración tiene una probabilidad de ocurrir asociada, y la que Ud busca ocurre una vez de cada 10.000 millones de colisiones. Y cuando ocurra no sabe cuál de las muchas firmas que puede tener su partícula buscada, le va a presentar. Lo mismo la tiene delante ¡y no la ve!

La única forma de ver la firma es estadísticamente. Acumular cientos de miles de millones de colisiones útiles, de las 100–200 interesantes por segundo; limpiarlas, clasificarlas, tratarlas estadísticamente y analizarlas para, al final poder estar seguros de que sí, que lo hemos encontrado. Porque no está en una o dos fotos, ni en cien que podamos haber malinterpretado, sino en decenas de miles, examinadas minuciosamente por equipos de físicos de partículas de todo el mundo con las mejores técnicas de análisis matemático y ordenadores potentísimos, supercomputadores incluídos, todo integrado mediante el GRID del CERN, en una colaboración con centenares de universidades y centros de investigación de todo el mundo.

Pero como comprenderá, un trabajo tan minucioso, sobre una cantidad tan enorme de datos, y cuando lo que te juegas es el trabajo de tantos años, de tanta gente, de tantos sitios…

… hacerlo bien requiere su tiempo.

Un saludo.