Peter Higgs

 

Kuhn, los neutrinos y Higgs

En su archifamoso libro La Estructura de las Revoluciones Científicas Thomas Kuhn afirma que la ciencia avanza por períodos de normalidad, pero que inevitablemente acumula anomalías –contradicciones entre las teorías científicas y las observaciones- que derivan en una revolución científica. Lo que, a su vez, deviene en un cambio de paradigma: el paradigma viejo, en el que se inscribían las teorías científicas aceptadas hasta el momento, es descartado y reemplazado por uno nuevo, en el que el anterior no tiene cabida.

El planteo de Kuhn goza de una amplia aceptación entre epistemólogos de todo el mundo, y penetró profundamente en los profesorados de ciencia que, a su vez, trasladan la idea a los jóvenes estudiantes de todas las edades y procedencias. Pero no es tan pequeño el puñado de filósofos, epistemólogos y científicos (entre los que me incluyo) que opina que la teoría de Kuhn está errada e, incluso, que es nefasta. Su teoría se sustenta básicamente en dos “revoluciones”: la de Galileo-Newton versus Aristóteles (que supuestamente derroca al paradigma aristotélico) y la de Einstein versus Newton (que remueve  la mecánica newtoniana). Lo cierto es que generó en el ideario popular -y en no pocos científicos- la sensación de una ciencia provisoria… siempre aguardando la refutación lapidaria general, la hecatombe, la próxima revolución que obligará a tirar al tacho todo lo descubierto y aprendido hasta el momento.

Las dos supuestas revoluciones no son tales: la de Galileo y Newton contra Aristóteles no cuenta, porque lo derrocado no era una teoría científica (en la acepción moderna de ciencia). Las teorías aristotélicas no son parte de la ciencia, son parte de la Filosofía. A la ciencia la inventa el propio Galileo con la feliz idea de la experimentación. El concepto moderno de ciencia justamente es darle la palabra final a la realidad, al universo, a la naturaleza. Quien dice verdadero o falso es el mundo real preguntado a través de experimentos u observaciones. Eso es la ciencia.

Y la revolución Einstein-Newton tampoco cuenta porque nada hizo necesario tirar al cesto la mecánica newtoniana. Se la sigue enseñando en las escuelas (en cambio no se enseña la relatividad) y se sigue y se seguirá utilizando en ciencia para hacer casi todo lo que la ciencia y la tecnología tienen que hacer: construir una casa, un puente, enviar una sonda a Marte o calcular la cantidad de materia total del universo. La relatividad y la cuántica sólo le ponen un rango de validez, una cota de aplicación… no dicen que la mecánica clásica sea falsa. Las teorías de Einstein tienen un alcance mayor que las de Newton, pero a su vez confirman que la mecánica newtoniania describe correctamente el universo en las escalas que le corresponden.

Malditos neutrinos
Durante los años 2011 y 2012, y con pocos meses de diferencia, dos acontecimientos pusieron la predicción de Kuhn sobre el tapete. El primero fue un sorpresivo anuncio proveniente de los voceros del experimento OPERA (acrónimo inglés de Proyecto Oscilación con aparato de seguimiento de emulsiones fotográficas), uno de los componentes del Gran Acelerador de Hadrones (LHC) del CERN (Suiza). Los miembros del OPERA reportaban haber hallado que los neutrinos viajan con un exceso de aproximadamente un 0,002%  de la velocidad de la luz. El experimento consistía básicamente en el envío desde el CERN de un haz de neutrinos de tipo muónicos hacia un detector situado en el laboratorio Gran Sasso (Italia), a una distancia de 730 Km. Si bien el OPERA buscaba propiedades específicas de los neutrinos, denominadas oscilaciones, el experimento también era útil para conocer sus velocidades al medir el tiempo que demoran en llegar y la distancia recorrida, ambos medidos con gran precisión. Concretamente, el resultado del experimento indicaba que el tiempo de llegada de los neutrinos, desde su emisión en el CERN hasta su arribo en el detector Opera, superaba en sesenta milmillonésimos de segundo lo previsto por la Teoría de la Relatividad, o sea: esos neutrinos viajaban más rápido que la luz.

Este hallazgo contradice a Einstein en lo más duro de su teoría, en su núcleo central, en su punto de partida, a saber: la velocidad de la luz, c = 300.000 km/s, es un límite insuperable por cualquier cosa que se mueva en nuestro universo. Y como si tener este límite fuese poco, la teoría admite que esta velocidad máxima es independiente del observador que la mida, de su posición, de su velocidad, de todo.

El reporte del OPERA suponía entonces una anomalía seria, no una anomalía cualquiera; una observación que cuestionaba las bases más profundas de la teoría física madre y supervisora de cualquier otra de la que gocemos en la actualidad. Para los científicos de todo el mundo el anuncio significó una gran conmoción. Una buena cantidad de físicos se frotaron las manos pensando en que a partir de ahora iban a tener muchas más oportunidades de trabajo. Y muchos otros se acordaron de las profecías de Thomas Kuhn y se preguntaron si detrás de toda esa charlatanería no había algo de cierto. Aquellos a los que la ciencia no les va ni les viene simplemente habrán pensado: a los físicos se les cayó el paradigma. Los filósofos relativistas (esos que dicen que el conocimiento científico es una construcción social equivalente a un mito) se regodeaban a escondidas… y yo silbaba bajito.

El 22 de Febrero de 2012 en la revista Science los autores del anuncio ya especulaban que los famosos sesenta nanosegundos de diferencia podían explicarse por una falla en la conexión de un cable de fibra óptica que iba desde el receptor del GPS a una plaqueta de adquisición en una computadora. La medición independiente llegó el 16 de marzo del 2012. El detector ICARUS, del Gran Sasso, demostró con todo rigor, oportunidad y explícitos comunicados que la velocidad de los neutrinos no supera la velocidad de la luz. Y el asunto quedó finiquitado y yo dejé de silbar.

Bosón aplicado
El segundo acontecimiento proviene del mismo CERN, en particular, de su cometido básico: la detección del bosón de Higgs. El experimento del gran acelerador se inscribe en una de las actividades más emblemáticas de la Física de los últimos 60 años: la caza de partículas. Todo surge de las predicciones teóricas que los modelos del universo van arrojando. Si el universo es como lo estamos describiendo, entonces deberíamos poder detectar una partícula así o asá que hasta ahora nunca fue vista ni encontrada.

De ese modo, con búsquedas orientadas por la teoría, aparecieron muchas partículas subatómicas que le dejan cada vez menos cabos sin atar a nuestra visión del universo. Incluso un nuevo tipo de materia, la antimateria, integrada por un conjunto de partículas que reciben el nombre genérico de antipartículas, fueron descubiertas luego de la asombrosa predicción de Paul Dirac, que en 1930 estaba estudiando las propiedades materiales munido de tan sólo dos herramientas: imaginación, y matemática dura. En un momento en que estaba derivando fórmulas se topó con una ecuación que tenía un agujero, una solución que no describía nada conocido. Una solución rara, como una especie de espejo en el que se puede ver otro universo, simétrico al nuestro. Todas las partículas materiales que se conocían hasta el momento también estaban, según la ecuación, del otro lado del espejo, pero con sus propiedades fundamentales invertidas. A Dirac le pareció lógico llenar ese hueco con un significado y lo llamó antimateria. Apenas dos años más tarde los físicos, advertidos por la lógica inobjetable de la matemática, encontraron la primera partícula de antimateria: un positrón, la pareja espejada del electrón. Una a una fueron apareciendo las antipartículas de cada partícula conocida. Dirac también predijo que cada vez que una partícula material se encuentra con su antipartícula se aniquilan mutuamente transformando toda su masa en energía. Pues bien, el proceso ocurre sin dudas y es esa aniquilación inapelable la que hace tan difícil producir y almacenar cantidades respetables de antimateria.

Este asunto de la simetría es muy poderoso. Hace unos 50 años los físicos descubrieron que con pensar las leyes del universo como capaces de soportar las transformaciones simétricas (o sea, verse en el espejo) entonces no sólo era posible predecir la existencia de las partículas elementales sino entender las interacciones entre ellas, o sea, las fuerzas. Así nació lo que se conoce como el modelo estándar, que mete en el mismo paquete a todas las partículas conocidas, con sus propiedades y sus formas de interactuar, o sea, las fuerzas fundamentales.

Un modelo tan compacto y ambicioso presentaba un agujero difícil de emparchar: una partícula cuya interacción con el resto generase esa propiedad tan familiar a la gente: la masa. En 1964 Peter Higgs hizo una predicción aventurada, esa partícula debía existir y sus propiedades estaban perfectamente determinadas. La comunidad le puso nombre: bosón de Higgs. Salir a la caza de esa partícula no era ningún chiste, la predicción es que sería imposible de detectar con energías menores de una cantidad precisa de la que la humanidad no disponía. Pero los científicos son cabezones y lograron hacer construir un acelerador capaz de alcanzar esas energías. Y con un costo de varias decenas de miles de millones de dólares se construyó el HLC, y en agosto de este año (2012), o sea casi 50 años después de su predicción, anunciaron al mundo que el bosón de Higgs parece estar entre nosotros. Prolijo y aplicado, apareció donde lo esperaban.

Este descubrimiento le da un fuerte respaldo al modelo estándar, que ya muchos lo tratan como una teoría consolidada, y que servirá de trampolín a un sinfín de nuevas preguntas, nuevos desafíos y nuevas aventuras del conocimiento. El propio HLC promete convertirse en un gran surtidor de preguntas que los físicos deben encontrar y de respuestas para desentrañar.

Nada de esto tendría sentido si el conocimiento científico no fuera coherente y acumulativo. Lejos de avanzar entre revoluciones destructivas, la ciencia avanza en forma constructiva, acumulativa y envolvente. La probabilidad de error durante la investigación es grande, como vimos en el caso de los neutrinos. Pero a medida que los aciertos se acumulan, se apoyan entre sí e interactúan, esa probabilidad de que estemos equivocados se hace despreciable y cada vez más insignificante. El universo no se desdice: si responde verdadero a una pregunta, nunca responderá falso a la misma pregunta. En la ciencia del futuro, dentro de dos siglos, dentro de nueve siglos (si es que seguimos estando), la Tierra seguirá siendo redonda, el ADN seguirá siendo una doble hélice, al duplicar las fuerzas se duplicarán las aceleraciones, las cargas negativas seguirán atrayéndose con las positivas y entre dos especies cualesquiera siempre habrá habido una antecesora común. La ciencia no cesa de acumular conocimiento objetivo. Y los seguidores de Kuhn deberán seguir esperando.

 
 
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