El Nacimiento Imperfecto De Las Cosas — Guido Tonelli / La nascita imperfetta delle cose: La grande corsa alla particella di Dio e la nuova fisica che cambierà il mondo by Guido Tonelli

La grandeza de este libro es su carácter didáctico para aquellos que no entendemos demasiado de estos temas perdiéndonos con asiduidad. Grandioso libro sobre los esfuerzos de la comunidad científica en explicar el origen de «nuestro universo» a través de la búsqueda del bosón de Higgs. A los amantes de la física les deleitará.
Trata de en referencia al subtítulo de «la gran búsqueda de la partícula De Dios y la nueva física que cambiará el mundo».

Somos exploradores modernos. Nuestro objetivo es entender dónde nace este maravilloso universo material que nos rodea y del cual formamos parte. Somos lo que la gente llama «científicos», tropas especiales del conocimiento que la humanidad sitúa en la vanguardia para entender cómo funciona la naturaleza. Mentes flexibles, curiosas, sin prejuicios y dispuestas a acoger cualquier sorpresa, conscientes de que para poder ajustar el mundo a nuestras categorías mentales es necesario librarse de cualquier residuo de sentido común y adentrarse en territorio desconocido. En los límites del conocimiento estás solo, en un mundo donde solo resuenan la intuición de los poetas y la voz de los locos; son los únicos seres humanos que, como nosotros, no temen aventurarse por lugares ignotos; por esta razón los siento cercanos. De algún modo me hacen compañía, porque son valientes, aman el riesgo, no les da miedo acercar el pensamiento a aquellas fronteras que es necesario explorar para comprender de verdad algo de nosotros y del mundo que nos rodea. Como ellos, somos funámbulos caminando sobre la cuerda sin arnés de seguridad.
La ciencia moderna: siglos de estudios e investigaciones, revoluciones conceptuales como la mecánica cuántica y la relatividad general, una difusa sensación de omnipotencia que nace del control de tecnologías cada vez más sofisticadas… pero, en última instancia, no nos quedan sino unas pocas gotas de saber diluidas en un océano de ignorancia.
La belleza de nuestra profesión consiste en eso. Lo gracioso es que aun así todo el mundo cree que sabemos. Y yo me río para mis adentros, e intento explicar que lo único que nos distingue es una leve conciencia: únicamente tenemos una idea más clara de lo inmensa que es nuestra ignorancia. Somos más cautos a la hora de afirmar. Somos conscientes de que podemos equivocarnos y le damos importancia incluso al más mínimo detalle que no concuerde con el cuadro general.
Para esto se construyó el LHC, el lugar más parecido al primer instante de vida del universo que el hombre haya podido construir. Su objetivo es buscar respuestas a las preguntas que siguen abiertas acerca de todo lo que nos rodea, y de lo que sabemos muy poco.

Los aceleradores de partículas como el LHC son una parte de este gran proyecto. Está en juego la comprensión de la realidad en la que vivimos, y el recién descubierto bosón de Higgs podría tener mucho que decir al respecto. Es increíble cómo una única partícula —por otro lado, tan huidiza— puede abrir las puertas hacia un conocimiento nuevo y sorprendente sobre el origen del cosmos y la materia.
Todo científico, al menos una vez en la vida, ha soñado con vivir ese momento mágico en que se asoma por un instante al borde del abismo que señala los confines de nuestro conocimiento y echa un vistazo más allá…
Teníamos que prepararnos para las partículas más extravagantes que la mente humana pudiera concebir: desde las más estables, capaces de dormir en el aparato durante semanas para luego desintegrarse una vez recogidos todos los datos, hasta las invisibles, que componen la materia oscura y que no pueden detectarse directamente.
Esta es la historia, la aventura, del LHC.
La cacería al bosón de Higgs no empezó inmediatamente después de que se planteara su existencia. Al principio no estaba del todo claro qué papel podía jugar la partícula en la nueva teoría, pero a mediados de los setenta, cuando el Modelo Estándar fue definitivamente aceptado por toda la comunidad científica, dio comienzo una búsqueda sistemática, un intento de verificación de todas sus previsiones, incluida la presencia de este bosón tan especial.

Cientos de periódicos y televisiones anuncian que el CERN está acorralando el bosón de Higgs y que algo se mueve en 125 GeV. Hemos sido prudentes, hemos medido nuestras palabras y utilizado frases ambiguas, pero los más versados en la materia saben lo que está pasando.
Incluso antes de las declaraciones oficiales ya corría la voz de que ambos experimentos veían algo en 125 GeV. Algunos teóricos se habían lanzado a escribir artículos que vaticinaban que el Higgs estaba justamente ahí, en esa masa, e hicieron todo lo posible por publicarlos antes del 13 de diciembre. Otros habían empezado a cavilar sobre lo que implicaba el descubrimiento: el impacto en la supersimetría, la posible relación con la inflación, la estabilidad del vacío. Incluso hubo quien, como John Ellis, realizó inmediatamente después del seminario una combinación con los resultados de ambos experimentos; el discurso, que circula por todas partes, no deja lugar a dudas. Los artículos que exponen los datos presentados en el seminario recogen cientos de citas.
El mensaje llega alto y claro incluso a las altas esferas de la política. Es el 15 de diciembre, han pasado dos días desde nuestro seminario, y el primer ministro japonés Yoshihiko Noda se persona en un simposio de físicos reunidos en Tokio para anunciar que su país está dispuesto a acoger una nueva máquina de 7 u 8 millardos de dólares. Se llamaría ILC y sería un enorme acelerador lineal, una verdadera «fábrica de Higgs», una máquina que permitiría estudiar detalladamente el nuevo bosón vislumbrado en el CERN. La carrera por el liderazgo en la nueva generación de aceleradores pos-LHC ha empezado antes siquiera de que tengamos la certeza de su descubrimiento.
Entretanto toca prepararse para la nueva recolección de datos. La estrategia es clara: para evitar cualquier condicionamiento, cada uno de los experimentos efectuará los análisis «a ciegas». Al principio nadie mirará hacia los nuevos datos alrededor de 125 GeV, donde se sospecha que está escondido el Higgs. Cuando todos los protocolos de análisis de este nuevo run se hayan definido, en un momento fijado con anterioridad, se abrirá la caja que contenga los nuevos datos y se verá si también durante 2012 hemos encontrado la misma señal que se presentó en 2011.

Mientras el LHC siga en marcha, habrá que seguir con la exploración de la naturaleza y construir nuevos aceleradores: máquinas electrón-positrón que se utilicen como fábricas de Higgs y permitan medir todas las características con precisión, y máquinas protón-protón de altísima energía que permitan explorar los detalles de la ruptura de la simetría electrodébil y buscar nuevas partículas y fuerzas.
La carrera hacia la física del futuro no ha hecho más que empezar.

El precio total del LHC, es decir, el acelerador y los detectores, puede cifrarse en seis mil millones de francos suizos. Han hecho falta veinte años para construir aparatos tan complejos, y ha habido contribuciones procedentes de todo el mundo, si bien la mayor parte de la financiación proviene de los países europeos que gestionan el CERN.
Los aceleradores que utilizamos para nuestros estudios son la punta de lanza de una familia cada vez más grande. Actualmente se estima que hay unos 30 000 aceleradores en todo el mundo, y solo 260, menos del 1%, se dedican a la investigación científica. El 50% se utiliza para fines médicos: sobre todo en radioterapia, para tratar a personas con tumores, pero también con objeto de producir isótopos para diagnósticos y radiofármacos; un 41% se utiliza para introducir iones en el silicio y otros semiconductores y así construir chips electrónicos; el 9% restante se utiliza en procesos industriales.
Sin física no tendríamos medicina moderna. Sin aceleradores no tendríamos dispositivos electrónicos miniaturizados, que permiten que todo funcione, desde aviones, trenes, coches, máquinas y herramientas hasta el ordenador con que escribo o nuestro inseparable smartphone. ¿Quién puede asegurarnos que no ocurrirá lo mismo con los descubrimientos más recientes, incluso con aquellos que parecen más abstractos y alejados de cualquier aplicación útil?.

El descubrimiento del bosón de Higgs ha originado un apasionado debate científico, pero también ha promovido grandes maniobras políticas vinculadas a la nueva generación de aceleradores que tendrán que recoger la herencia del LHC.
Si hoy Europa mantiene un liderazgo incuestionable en el campo de la física de altas energías es gracias a la calidad de los científicos formados en las mejores universidades, a una antigua tradición y a organizaciones eficientes como el CERN, el sistema de entidades dedicadas a la investigación y la red de laboratorios nacionales; cumplimos todas las condiciones necesarias para mantener nuestra primacía y consolidarla. Ahora bien, se necesita un liderazgo político que no esté fragmentado en grupos nacionales y tenga una visión de largo alcance de la misión de nuestro continente. Es aquí donde topamos con ciertos problemas: muchas de las decisiones estratégicas científicas de Europa están condicionadas por la situación política de este o aquel gobierno, o dependen en última instancia de la coyuntura económica de uno u otro país. Es necesario un cambio de paradigma, que valga como una especie de pacto constitucional fundacional en nuestra propuesta de sociedad que mira hacia el futuro. Europa debe dedicar recursos de forma continuada a la financiación de la investigación a través de la potenciación de las universidades y los centros de investigación; solo creando generaciones de nuevos científicos e invirtiendo en formación podrá sostenerse el progreso y la innovación. Le corresponde al Estado el deber de estimular constantemente la investigación fundamental, y a las industrias el de desarrollar la investigación aplicada utilizando los conocimientos comunes y reclutando a los mejores jóvenes que salen de las universidades.
Sin una inversión considerable y continua en el campo de la ciencia, Europa carece de futuro; y corre el riesgo de perder su liderazgo natural en la física de altas energías.

El descubrimiento del Higgs nos ha colocado en una encrucijada cuyo centro lo ocupan las siguientes cuestiones fundamentales: el origen de las partículas elementales, los mecanismos que han producido nuestro universo material, la estructura misma del espacio-tiempo, y la materia y la energía oscura.
Son cuestiones para las cuales habrá que idear una nueva generación de experimentos, no solo basados en aceleradores. Una vez más, el estudio de las partículas elementales tendrá que acompañarse de una comprensión más profunda de las grandes estructuras cósmicas. El descubrimiento de nuevas partículas tal vez desvele algunos misterios del universo; y viceversa, las observaciones astrofísicas podrán ofrecernos nueva información sobre lo infinitamente pequeño. Las dos vías de conocimiento se completan e integran como nunca antes.
El mayor de todos nuestros obstáculos: entender la más obvia y a la vez la más elusiva de las interacciones: la gravedad. Siglos después de Galileo y Newton, generaciones enteras de físicos siguen preguntándose sobre la más común de las fuerzas y sobre el papel que ha jugado durante los primeros instantes de vida del universo. En realidad, hasta el día de hoy la gravedad ha conseguido escaparse a todos los intentos que pretendían definirla como una fuerza igual a las demás. La partícula de esta interacción, el gravitón, sigue siendo todo un misterio; nadie ha conseguido registrar ondas gravitaciones o crear una teoría cuántica de la gravedad convincente; pero los progresos han sido enormes y podría haber grandes descubrimientos a la vuelta de la esquina.

Con Galileo nació la ciencia moderna y la modernidad en general; para indagar en la naturaleza y construirse una visión más completa del mundo no hay que buscar confirmaciones a lo que está escrito en los libros o lo que transmite la tradición. A partir de ese momento, el hombre es un ser libre que busca en su interior, en su propia inteligencia y creatividad una explicación para la realidad circundante. Se explora la naturaleza, se plantean hipótesis y se verifican los resultados tras llevar a cabo varios experimentos; cuando la hipótesis falla y no se logra demostrar aunque sea el fenómeno más insignificante hay que descartarla y buscar una nueva. De este modo, la ciencia amplía sus horizontes, corrige sus límites y errores y adquiere el poder de previsión que aún hoy la convierte en la protagonista de los cambios más profundos.
Tenemos frente a nosotros grandes desafíos que, con toda probabilidad, requieren un nuevo cambio de paradigma en nuestra forma de pensar el mundo. Tal vez el descubrimiento del bosón de Higgs ha marcado el inicio de este cambio. Tal vez dentro de unos años la humanidad podrá acelerar más todavía en su carrera hacia el conocimiento, desarrollando tecnologías que hoy parecen impensables.

*El GeV (gigaelectronvoltio, es decir, 109 eV) es una unidad de medida para la energía y la masa (que son equivalentes de acuerdo con la célebre ecuación de Einstein E = mc2) muy usada en física de partículas. Para energías más altas también se emplea el TeV: 1000 GeV (1012 eV).

The greatness of this book is its didactic nature for those of us who do not understand too much about these subjects, losing ourselves with assiduity. Great book about the efforts of the scientific community to explain the origin of «our universe» through the search for the Higgs boson. Physics lovers will be delighted.
Try referring to the subtitle of «the great search for the particle of God and the new physics that will change the world».

We are modern explorers. Our goal is to understand where this wonderful material universe that surrounds us and of which we are part is born. We are what people call «scientists», special troops of knowledge that humanity places at the forefront to understand how nature works. Flexible minds, curious, without prejudice and ready to welcome any surprise, aware that in order to adjust the world to our mental categories is necessary to get rid of any residue of common sense and go into unknown territory. In the limits of knowledge you are alone, in a world where only the intuition of the poets and the voice of the insane resonate; they are the only human beings who, like us, are not afraid to venture into unknown places; for this reason I feel them close. Somehow they keep me company, because they are brave, they love risk, they are not afraid to bring thought to those borders that need to be explored in order to really understand something about ourselves and the world around us. Like them, we are tightrope walking on the rope without a safety harness.
Modern science: centuries of studies and research, conceptual revolutions such as quantum mechanics and general relativity, a diffuse sense of omnipotence that comes from the control of increasingly sophisticated technologies … but, ultimately, we have only a few drops left of knowing diluted in an ocean of ignorance.
The beauty of our profession is that. The funny thing is that even then everyone thinks we know. And I laugh to myself, and try to explain that the only thing that distinguishes us is a slight awareness: we only have a clearer idea of ​​how immense our ignorance is. We are more cautious when it comes to affirming. We are aware that we can make mistakes and we give importance to even the smallest detail that does not agree with the general picture.
For this, the LHC was built, the place closest to the first moment of life in the universe that man could have built. Its objective is to find answers to the questions that remain open about everything that surrounds us, and what we know very little about.

Particle accelerators like the LHC are a part of this great project. At stake is the understanding of the reality in which we live, and the newly discovered Higgs boson could have a lot to say about it. It is incredible how a single particle – on the other hand, so elusive – can open the doors to a new and surprising knowledge about the origin of cosmos and matter.
Every scientist, at least once in his life, has dreamed of living that magical moment in which he looks for a moment at the edge of the abyss that marks the confines of our knowledge and takes a look beyond …
We had to prepare ourselves for the most extravagant particles that the human mind could conceive: from the most stable, able to sleep in the apparatus for weeks and then disintegrate once all the data is collected, even the invisible ones, which make up dark matter and which do not they can be detected directly.
This is the story, the adventure, of the LHC.
The hunt for the Higgs boson did not begin immediately after its existence. At first it was not entirely clear what role the particle could play in the new theory, but in the mid-1970s, when the Standard Model was definitely accepted by the entire scientific community, a systematic search began, an attempt to verify all of them. its forecasts, including the presence of this very special boson.

Hundreds of newspapers and televisions announce that CERN is cornering the Higgs boson and that something is moving at 125 GeV. We have been prudent, we have measured our words and used ambiguous phrases, but those most versed in the subject know what is happening.
Even before the official statements, the word was already running that both experiments saw something in 125 GeV. Some theorists had gone to write articles that predicted that the Higgs was right there in that mass, and did everything possible to publish them before December 13. Others had begun to ponder what the discovery implied: the impact on supersymmetry, the possible relationship with inflation, the stability of the vacuum. There were even those who, like John Ellis, did immediately after the seminar a combination with the results of both experiments; the discourse, which circulates everywhere, leaves no room for doubt. The articles that expose the data presented in the seminar collect hundreds of citations.
The message reaches high and clear even to the highest levels of politics. It is December 15, two days have passed since our seminar, and the Japanese Prime Minister Yoshihiko Noda is a person in a symposium of physicists gathered in Tokyo to announce that his country is willing to host a new machine of 7 or 8 billions of dollars . It would be called ILC and it would be a huge linear accelerator, a real «Higgs factory», a machine that would allow to study in detail the new boson glimpsed in the CERN. The race for leadership in the new generation of accelerators post-LHC has begun before we even have the certainty of its discovery.
In the meantime, it’s time to prepare for the new data collection. The strategy is clear: to avoid any conditioning, each of the experiments will perform the analyzes «blindly». At first no one will look at the new data around 125 GeV, where it is suspected that the Higgs is hidden. When all the analysis protocols of this new run have been defined, at a pre-determined time, the box containing the new data will be opened and it will be seen whether during 2012 we have found the same signal that was presented in 2011.

While the LHC is still underway, it will be necessary to continue with the exploration of nature and build new accelerators: electron-positron machines that are used as Higgs factories and allow to measure all the characteristics with precision, and high-energy proton-proton machines that let us explore the details of electroweak symmetry breaking and look for new particles and forces.
The race towards the physics of the future has only just begun.

The total price of the LHC, that is, the accelerator and the detectors, can be estimated at six billion Swiss francs. It has taken twenty years to build such complex equipment, and there have been contributions from around the world, although most of the funding comes from the European countries that manage CERN.
The accelerators that we use for our studies are the spearhead of an increasingly larger family. It is currently estimated that there are some 30,000 accelerators worldwide, and only 260, less than 1%, are devoted to scientific research. 50% is used for medical purposes: especially in radiotherapy, to treat people with tumors, but also in order to produce isotopes for diagnostics and radiopharmaceuticals; 41% is used to introduce ions into silicon and other semiconductors and thus build electronic chips; the remaining 9% is used in industrial processes.
Without physics we would not have modern medicine. Without accelerators we would not have miniaturized electronic devices, which allow everything to work, from planes, trains, cars, machines and tools to the computer with which I write or our inseparable smartphone. Who can assure us that the same will not happen with the most recent discoveries, even with those that seem more abstract and far from any useful application?

The discovery of the Higgs has placed us at a crossroads whose center is occupied by the following fundamental questions: the origin of elementary particles, the mechanisms that have produced our material universe, the very structure of spacetime, and matter and dark energy .
These are questions for which a new generation of experiments will have to be devised, not only based on accelerators. Once again, the study of elementary particles will have to be accompanied by a deeper understanding of the great cosmic structures. The discovery of new particles may reveal some mysteries of the universe; and vice versa, astrophysical observations may offer us new information about the infinitely small. The two paths of knowledge are completed and integrated as never before.
The biggest of all our obstacles: to understand the most obvious and at the same time the most elusive of interactions: gravity. Centuries after Galileo and Newton, entire generations of physicists are still wondering about the most common of forces and about the role they played during the first instants of life in the universe. In fact, to this day gravity has managed to escape all the attempts that were intended to define it as a force equal to the others. The particle of this interaction, the graviton, remains a mystery; no one has managed to record gravitational waves or create a compelling quantum theory of gravity; but the progress has been enormous and there could be great discoveries just around the corner.

Galileo was born with modern science and modernity in general; To investigate nature and build a more complete vision of the world, do not look for confirmations to what is written in the books or what tradition transmits. From that moment, man is a free being that seeks within himself, in his own intelligence and creativity, an explanation for the surrounding reality. Nature is explored, hypotheses are presented and the results are verified after carrying out several experiments; When the hypothesis fails and it is not possible to demonstrate even the most insignificant phenomenon, we must discard it and look for a new one. In this way, science broadens its horizons, corrects its limits and errors and acquires the power of foresight that even today makes it the protagonist of the deepest changes.
We have great challenges ahead of us that, in all probability, require a new paradigm shift in our way of thinking about the world. Perhaps the discovery of the Higgs boson has marked the beginning of this change. Maybe in a few years humanity will be able to accelerate even more in its race towards knowledge, developing technologies that today seem unthinkable.

* The GeV (gigaelectronvoltio, that is, 109 eV) is a unit of measurement for energy and mass (which are equivalent according to the famous Einstein equation E = mc2) widely used in particle physics. For higher energies, the TeV is also used: 1000 GeV (1012 eV).

Deja una respuesta

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Salir /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Salir /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Salir /  Cambiar )

Conectando a %s

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.