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domingo, 8 de julio de 2012

Los avances que surgirán a partir del Bosón de Higgs.

La Física está de plácemes. La confirmación práctica del Bosón de Higgs, que fue teorizado hace más de 40 años permitirá una serie de aplicaciones del mismo  sobre todo en el campo de la medicina. Como usted sabe, muchas de las cosas que nos rodean son aplicaciones prácticas de sendos descubrimientos físicos. El Bosón de Higgs, no tiene por qué ser la excepción.
La Tercera de Chile ha hecho un buen reportaje sobre el tema, didáctico que nos permite entender los alcances de tan maravilloso descubrimiento. Los dejamos con él:



USTED lee este artículo en su computador o se sienta con la televisión o la radio encendida de fondo para leerlo en la versión impresa. Luego suena su celular, revisa allí unos correos y, acto seguido, toma su auto para salir de compras. Posteriormente, llega al supermercado y las puertas se abren solas apenas ingresa. Lo cierto es que pocas personas reparan en el origen de esos adelantos que acompañan nuestra vida cotidiana: todos fueron posibles gracias a los hallazgos de la física a comienzos del siglo XX.
Un siglo más tarde, un nuevo descubrimiento de esta ciencia promete una nueva revolución. Expertos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (Cern) anunciaron esta semana el hallazgo de la llamada “partícula de Dios” o bosón de Higgs, como parte de uno de los mayores experimentos en la historia de la física al interior del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), una enorme estructura subterránea con túneles de 27 kilómetros de largo ubicada en la frontera franco-suiza. Desde la década de los 60 que se buscaba la existencia de esta partícula, el rompecabezas que faltaba para entender por qué existe la masa de las partículas elementales. Si el electrón, por ejemplo, no tuviera masa no se formarían los átomos y, sin los átomos, no existirían planetas ni estrellas ni personas.
Los físicos explican que aún es imposible predecir las aplicaciones para la vida cotidiana que tendrá el hallazgo del bosón de Higgs sin caer en la esfera de la ciencia ficción, tal y como en su momento ocurrió con otros grandes hallazgos como el del mismo electrón. De hecho, cuando en 1897 el físico británico y Premio Nobel J.J. Thompson anunció dicho descubrimiento, pensó que la partícula que permitió el desarrollo de la electrónica moderna “no servía para nada práctico”.
“Las consecuencias de este hallazgo las podríamos ver en mucho tiempo, tal vez 100 años más”, explicó el físico de la Universidad Católica de Chile, Marco Aurelio Díaz. Y es que en rigor estamos entrando en una nueva era de comprensión de la materia. El bosón -que fue teorizado en 1964 por el físico británico Peter Higgs- casi es una especie de campo invisible que actúa sobre las partículas y que determina la masa de estas.
Pero hay aplicaciones concretas que verán la luz en el corto plazo, en especial aquellas derivadas de la gigantesca infraestructura que se tuvo que desarrollar para conseguir colisiones de partículas a una velocidad cercana de la luz: desde nuevas terapias contra el cáncer capaces de atacar directamente a las células malignas, hasta supercomputadores que funcionen perfectamente coordinados para procesar enormes cantidades de datos, pasando por energías limpias para descontaminar la Tierra.
Terapia de hadrones
Uno de los primeros avances está relacionado con la medicina, ya que el colisionador de partículas permitirá perfeccionar un tratamiento para irradiar tumores usando aceleradores de protones: la llamada “terapia de hadrones”. La gran ventaja de estos tratamientos en comparación con el método tradicional basado en rayos X es que mientras esta última técnica afecta los tejidos vecinos al tumor, la terapia con protones bombardea exclusivamente las células malignas. Si bien esta técnica comenzó a desarrollarse hace más de una década, actualmente se necesitan enormes infraestructuras para poder aplicarla, lo que hace difícil su masificación.
Pero el detector de fotones ultrasensitivos, creado especialmente para este experimento, ha demostrado que se pueden desarrollar equipos mucho más maniobrables y pequeños. Del mismo modo, la infraestructura elaborada para estudiar la física de partículas permitirá mejorar significativamente sistemas de imágenes médicas como las tomografías basadas en emisión de positrones (PET scan). “Hay que recordar que esta técnica nace precisamente en esta clase de experimentos con aceleradores de partículas”, explica el físico y académico de la Universidad Santa María, Alfonso Zerwekh.
"Grid computing"
Otro desarrollo relevante se relaciona con la infraestructura computacional que se tuvo que construir para procesar la enorme cantidad de datos que se generó con el experimento. Para tener una idea, las colisiones de partículas en el colisionador de hadrones permitían generar tal cantidad de información como para llenar un DVD cada cinco a 10 segundos. La única manera de procesar esta enorme cantidad de información fue a través de una red de más de 60 mil computadores distribuidos en todo el mundo y que operaron en conjunto. Este trabajo colaborativo es lo que se conoce como grid computing y que consiste en juntar todos los PC conectados a internet, sumar todas sus memorias, discos y capacidad de procesamiento, para obtener como resultado un gran “supercomputador” capaz de manejar enormes cantidades de datos.
La grid vendría a ser, entonces, como una aplicación del tipo peer to peer similar el antiguo Napster, pero en lugar de compartir música o películas, lo que se intercambia es poder de cómputo, instalando para ello un software especial en el equipo. Esta infraestructura comenzó a ser desarrollada en los 90 y una de las experiencias más famosas fue el proyecto Seti at Home, que en 1999 utilizó el poder de cómputo de millones de computadores para procesar datos de radiotelescopios en busca de señales de vida inteligente en el cosmos. Pero la grid desarrollada en LHC implica un enorme salto en este sistema, que a partir de ahora podrá beneficiar áreas científicas tan diversas como la medicina o el entretenimiento, creando espectaculares videojuegos inmersivos donde todo será posible.
Otras áreas de investigación que se beneficiarán gracias al grid computing son la meteorología, sismología y astronomía, que requieren procesar enormes cantidades de datos. Y no es una promesa menor, en especial si consideramos que la internet a la que usted se conecta a diario fue también desarrollada en el Cern a comienzos de la década de los 90.
Energía y transporte del futuro
Las energías también prometen. Los científicos dicen que se podría crear reactores nucleares más eficientes, pequeños y que no contaminen ni sean propensos a accidentes como el de Fukushima, en Japón.
Los actuales no solo requieren gran infraestructura, sino que funcionan a una potencia que tiene límites. La idea es que produzcan solo lo que se necesita. Además, se podría crear un mecanismo para deshacerse de los desechos radiactivos de manera eficiente y perfeccionar el uso de la energía del tipo solar.
Los expertos también prevén adelantos futuristas. Un ejemplo es el desarrollo de transportes basados en levitación magnética, como los trenes de alta velocidad que existen en Japón. Esto gracias a que LHC usa sistemas de campos magnéticos muy intensos y superconductores, que ampliarían el uso de esta tecnología a todo tipo de vehículos.
Más sorprendente es la posibilidad de conocer la fuerza que permite a las partículas tener masa y, en el futuro, poder llegar a intervenirla y controlarla para crear objetos con propiedades sorprendentes. Una posibilidad, por ejemplo, sería el desarrollo de cohetes con muy poca masa, que sean capaces de alcanzar la velocidad de la luz para surcar el universo.

Partículas de extraño nombre


Fermión: es una partícula asociada a la materia, que recibe su nombre del científico italiano Enrico Fermi, uno de los creadores de la bomba atómica.
Bosón: clase de partículas que se asocian a la fuerza. Recibe su nombre del físico indio y colega de Einstein Satyendra Nath Bose.
Gluón: es un tipo de bosón que trabaja con la fuerza. Debe su nombre a la palabra inglesa glue (pegar).
Hadrón: partícula hecha de quarks. Su nombre fue propuesto por el físico ruso Lev Okun en 1962 y proviene del griego hadros (grande).
Quark: es una de las partículas fundamentales de la materia que conforman protones y neutrones. Fue bautizada por el físico Murray Gell-Mann a partir de la novela Finnegans Wake, de James Joyce.