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Durante los días 5 y 12 de mayo se celebró en la sede de la Fundación Ramón Areces en Madrid el Simposio "El bosón de Higgs cumple 10 años", para celebrar el décimo aniversario del descubrimiento del bosón de Higgs en los experimentos ATLAS y CMS en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN (Ginebra, Suiza). Este Simposio ha sido fruto de la colaboración de la Fundación Ramón Areces con el CIEMAT, la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear), la Universidad Autónoma de Madrid y la Universidad de Oxford.

Para explicar el complicado proceso que condujo al descubrimiento del bosón de Higgs el Simposio se estructuró en dos sesiones científicas, consistente cada una de ellas en tres ponencias.

La primera sesión tuvo lugar el 5 de mayo y en ella, en primer lugar, se resumió el interés del bosón de Higgs, en el contexto del Modelo Estándar de Partículas Elementales y sus interacciones, y la relevancia de su búsqueda a lo largo de los casi 50 años transcurridos desde la predicción teórica acerca de su existencia en 1964; a continuación, en segundo lugar,  se recordó  la génesis  del proyecto de diseño, aprobación y construcción de la gran infraestructura LHC y, finalmente,  en tercer lugar, se explicó el proceso de diseño y construcción y sus colosales desafíos tecnológicos y de otra índole. Los conferenciantes de cada una de las ponencias fueron, respectivamente, la Profesora María José Herrero (Universidad Autónoma de Madrid e Instituto de Física Teórica), una autoridad internacionalmente reconocida en la física teórica del bosón de Higgs, el Profesor Sir Christopher Llewellyn-Smith (Universidad de Oxford y miembro de la Royal Society), Director General del CERN durante el periodo 1994-1999, en el que se gestó la aprobación del proyecto de construcción del LHC, y el Profesor Lyn Evans (CERN e Imperial College en Londres), Director del proyecto de diseño y construcción del LHC desde 1994 hasta 2008.

La segunda parte del Simposio se celebró el 12 de mayo y en ella se presentó, en primer lugar, un resumen de las características de los detectores ATLAS y CMS y de las infraestructuras de computación para la obtención, reducción, almacenaje y análisis de los datos, así los antecedentes de búsquedas previas en el anillo de colisiones electrón-positrón LEP del CERN, y finalmente el proceso que condujo al descubrimiento del bosón de Higgs, qué se ha aprendido tras 10 años de investigación y las perspectivas de futuro. En segundo lugar, se hizo una presentación sobre el horizonte actual de la Física de Partículas Elementales. Finalmente, en tercer lugar, se presentó la visión del CERN acerca del futuro de esta disciplina. Los profesores Juan Alcaraz (CIEMAT), con una larga trayectoria en física experimental construida en los últimos 30 años en las instalaciones LEP y LHC del CERN, Carlos Pena (Universidad Autónoma de Madrid e Instituto de Física Teórica), con amplia y reconocida experiencia y contribuciones a los aspectos teóricos de mayor interés y actualidad, y Joachim Mnich (CERN), actual Director de Investigación y Computación del CERN y, previamente, director del Laboratorio DESY en Hamburgo.

La conferencia del Dr. Juan Alcaraz, profesor de investigación de la División de Física Experimental de Partículas del Departamento de Investigación Básica del CIEMAT, tenía por título: "El bosón de Higgs: su descubrimiento, qué hemos aprendido tras una década de investigación".  La conferencia comenzó con una breve introducción al modelo estándar de la física de partículas elementales, así como al papel primordial que juega el bosón de Higgs dentro del modelo. El profesor Alcaraz dedicó posteriormente una parte de la presentación a explicar el contexto experimental de su descubrimiento, con un énfasis particular en los detectores ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN. Se resaltaron las contribuciones esenciales de la comunidad experimental española, y más en concreto del CIEMAT, en las fases de diseño, operación, mantenimiento y explotación de los resultados obtenidos con estos detectores. Posteriormente pasó a profundizar en los detalles del descubrimiento en sí, incluyendo un apartado histórico sobre la búsqueda sistemática del Higgs en LEP, el Gran colisionador de Electrones y Positrones, precursor del LHC.

La segunda parte de la conferencia estuvo dedicada a dar un repaso, necesariamente breve, sobre lo aprendido sobre el bosón de Higgs en esta última década y qué se espera obtener en los próximos años. La gran calidad de los datos obtenidos y los sofisticados métodos de análisis utilizados en el LHC han permitido el estudio de propiedades y efectos que se consideraban prácticamente inaccesibles en el momento de su descubrimiento, y que hasta la fecha confirman la validez del modelo estándar.

En los próximos años, el acelerador y sus detectores asociados se transformarán de forma significativa, con el fin de poder registrar y procesar una cantidad de datos veinte veces superior a la actual, en lo que se conoce como fase HL-LHC (LHC de Alta Luminosidad). Ello permitirá alcanzar niveles de precisión únicos en el estudio del bosón de Higgs, sumamente sensibles a nuevos efectos que se puedan señalar desviaciones significativas con respecto al modelo estándar. En concreto, el profesor Alcaraz concluyó la exposición destacando diversos problemas fundamentales de la física actual para los que el estudio detallado del bosón de Higgs pudiera ofrecer una respuesta, como: ¿es el Higgs una partícula elemental o está compuesta de otras con nuevas interacciones?, ¿ha existido una transición de fase radical en la evolución del universo tras el Big-Bang?, ¿juega el Higgs un papel esencial en la presencia de materia oscura?, ¿y con la presencia de más materia que antimateria en el universo? O, incluso, ¿es el Higgs compatible con universo estable?.

Enlace a los vídeos de este simposio y relacionados.

La foto de familia:  De izquierda a derecha: Carlos Pena (IFT), Manuel Aguilar, Juan Alcaraz (CIEMAT) y Joachim Mnich (CERN).

Foto de archivo del primer simposio: de izquierda a derecha: Manuel Aguilar, M.ª José Herrero y Lyn Evans.

Las fotografías de esta noticia son cortesía de la Fundación Ramón Areces.