Un buen número de partículas elementales estudiadas se han originado en en los grandes «aceleradores» como el Large Hadron Collider (LHC) del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN). Los fragmentos resultantes de las colisiones se analizan en dispositivos muy precisos. Así, los experimentos proyectados por Murray Gell-Mann del Caltech y George Zweig del CERN condujeron a identificar las estructuras del «protón» y del «neutrón».
Los productos de tales colisiones deben ser interpretados recurriendo a conceptos teóricos, cuya significación trasciende el estricto ámbito físico. Así, por ejemplo, el llamado «principio gauge» se asienta en la noción geométrica de «simetría» y pasó a formar parte del formalismo físico-matemático que condujo a predecir la «existencia» del bosón de Higgs.
Murray Gell-Mann (Nueva York, 15/09/ 1929-Santa Fe, 24/05/2019). Recibió el Premio Nobel de Física en 1969 por sus descubrimientos sobre partículas elementales. A él se debe el el nombre de «quark»; partícula integrante del protón.
El bosón de Higgs
A partir de «Modelo Estándar de Partículas», el descubrimiento del bosón de Higgs se produjo en el transcurso de búsqueda de una «teoría unitaria» que fuese capaz de integrar las cuatro fuerzas fundamentales: «gravitatoria», «electromagnética», «interacción fuerte» e «interacción electro-débil». Para lo cual, se idearon términos específicos, como «ruptura de la simetría» (en física clásica equivaldría a «pérdida de equilibrio»). La teoría que pretendiese unificar todos los fenómenos físicos conocidos, incluyendo el «principio de simetría»[1], debía admitir un nuevo mecanismo llamado «principio de ruptura espontánea de la simetría», cuya finalidad es tratar de explicar las modificaciones de las propiedades de las fuerzas. Es decir, si antes de la «ruptura de la simetría» el alcance de las fuerzas fundamentales era infinito y, sus respectivas acciones podían actuar en cualquier punto del espacio, después de la «ruptura de la simetría», el alcance de alguna de ellas deja de ser infinito.
En el año 1962, como resultado de los trabajos de François Englert y Robert Brout (Bruselas) y meses más tarde, de Peter Higgs, investigador de la Universidad de Edimburgo, se predijo la aparición de una nueva partícula. Algún tiempo después, a partir de la hipótesis que combina la «ruptura espontánea de la simetría‛ y de las teorías «gauge», se llegó a la detección del anunciado «bosón de Higgs». El descubrimiento ocurrió en 2012, al comprobar que, según las previsiones teóricas, la masa de la partícula detectada era 120 superior a la masa del protón.
Nota 1. En física clásica la «pérdida de simetría» equivale a una pérdida de estabilidad. Por ejemplo, un cilindro que está en posición vertical, pierde la simetría cuando abandona esa posición al actuar una fuerza sobre él.
George Zweig (Moscú, 30/05/ 1937). Física estadounidense que, aparte de Murray Gell-Mann, introdujo el modelo de quarks. Más tarde dirigió su atención a la neurobiología y a otras actividades de investigación científica y financiera.