Misterios de la Existencia

El bosón de Higgs I

 En 2012 se descubrió el bosón de Higgs, que ha sido llamado, de manera algo atrevida, la partícula de Dios. Es un tema complejo y por eso lo vamos a dividir en dos capítulos para una mejor organización. Comenzamos pues por tratar el concepto de masa, críticamente implicado aquí.

Estamos hechos de espacio casi vacío, pues la materia de los átomos está concentrada en un núcleo diminuto comparado con el gran radio de dichos átomos. Aún así , seguimos pensando que la materia concentrada en esos núcleos es la masa del cuerpo y que no se pierde. En general consideramos la masa como el "material" del que está hecho un objeto o ser: la carne, los huesos, la madera, el metal, el corpachón del elefante con sus átomos componentes....

Estamos acostumbrados a pensar así porque la medimos en kilos (la masa gravitacional). La sentimos, la tocamos, la empujamos y sabemos que no es lo mismo empujar a un niño que a un elefante. Tendemos a creer que la masa de un cuerpo debe ser la misma sin trocear, que si lo troceamos y sumamos después la masa de todos los trozos que hemos hecho.

Por ejemplo, podemos medir en la carnicería la masa de una pierna de cordero, partirla luego a la mitad y ver que la suma de los dos trozos nos devuelve, prácticamente, la masa original y el carnicero no nos ha engañado. Y esto es cierto si hacemos 2 trozos, 4, 8, un millón de trozos, un billón o un trillón de trocitos.

Sin embargo, si partimos la pieza en un cuatrillón de trozos, por supuesto atomizándola, y luego los sumamos, veremos que hemos perdido alrededor del 99% de la masa. ¿Por qué?

Esto sucede porque la masa de un cuerpo está formada por la materia de todos sus trozos o partículas y la ENERGÍA que los mantiene unidos. Cuando descendemos hasta el nivel de deshacer un protón o un neutrón en sus tres quarks componentes, vemos que la "materia" o la "cosa masiva" de los tres quarks representa solo el 1% de la masa del protón o el neutrón. El 99% restante hay que cargarlo en la cuenta de la energía necesaria para mantener a los tres quarks unidos.

Ahora estamos tratando la masa desde un punto de vista desacostumbrado. Realmente la masa es una propiedad de los cuerpos que les hace resistirse a cambiar su velocidad o su estado de reposo. Es decir, a acelerarse o decelerarse (frenarse). Por ejemplo, es más difícil (y peligroso) para un portero de fútbol detener o frenar con las manos a un elefante que va hacia él a toda velocidad que a un balón.

Esa sería una buena manera de medir y comparar la masa: aplicando la misma fuerza, ver cuánto puedes frenar un balón o un elefante. Con la misma fuerza, el balón se decelera o frena mucho más (en otros ejemplos podría tratarse de acelerar las cosas o sacarlas del reposo, en lugar de frenarlas). Para frenar al elefante necesitarás la fuerza de una apisonadora...

Tengamos en cuenta que la capacidad de resistir al cambio de velocidad se llama "inercia". El elefante tiene mas inercia que el balón, por eso podemos llamar a esa masa, "masa inercial". La medimos aplicando una fuerza conocida y viendo cuánto se acelera o decelera. Notemos que aquí no usamos ni el método ni el instrumento de medida (la báscula) propios de la "masa gravitacional" (que medimos en kilos).

Así pues, concluimos que un objeto dividido en partes se vuelve más masivo cuando esas partes se combinan y enlazan energéticamente para formar el objeto entero. Esto no deja de ser extraño si se piensa bien. Sería como si al unir tres perlas con un hilo, de pronto ves que las perlas te tiran de los brazos hacia el suelo, de lo pesadas que se han vuelto gracias al hilo. Quede claro pues, que la mayor parte de nuestra masa no viene del "material" de que estamos hechos sino de la energía necesaria para mantener unido ese material.

La ciencia aún no tiene respuesta a por qué esto es así. Es decir, por qué la energía de nuestros enlaces tiene tanta influencia en que un cuerpo se resista a moverse o a frenarse. Parece lógico que el "material" sí influya, pero ¿por qué influye el pegamento, la energía de enlace? ¿Por qué el hilo de las perlas tendría tan gran papel en cambiar la inercia del collar? No lo sabemos.