Dice: "La física no es una ciencia exacta".
Es investigador principal del Conicet y docente en la UBA. Fue distinguido por su aporte en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN. Aquí, explica cuál fue su participación y cuáles son los desafíos que presenta el experimento más grande de la historia de la ciencia.
“Me di cuenta de la importancia del premio por los e-mails que recibí del exterior”, dice De Florián.
Imagen: Jorge Larrosa
“Siempre
fui curioso, cuando era chico desarmaba más cosas de las que podía
armar”, recuerda Daniel De Florián, doctor en Ciencias Físicas,
investigador principal del Conicet y profesor en el Departamento de
Física de la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA. “En la secundaria
tuve muy buenos profesores de física, que me despertaron la pasión de
hacerme preguntas nuevas. Ya desde la escuela secundaria tenía decidido
estudiar física”, dice quien fue el primer universitario de la familia y
todos los días viajaba de su casa en Boulogne a Nuñez, sede de la
Ciudad Universitaria.
Siendo estudiante, De Florián optó por la física teórica por sobre la experimental. “Hacer física teórica iba a ser menos costoso, no se necesitan tantos equipos, es más fácil”, pensó. Y mal no le fue. Sus aportes y los de su equipo son considerados de altísimo nivel y se utilizaron en uno de los hechos científicos más destacados en la física de partículas: la caza del bosón de Higgs, la partícula más buscada de las últimas décadas, que llevó a la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) a poner en marcha el acelerador de partículas más grande del mundo, el Large Hadron Collider (LHC) o Gran Colisionador de Hadrones. Por ese aporte fue distinguido recientemente por la Academia Mundial de Ciencias (TWAS), junto a otro investigador argentino (Marcelo Rubinstein, en el área de Biología).
“Me di cuenta de la importancia del premio por los e-mails que recibí de colegas del exterior que se habían enterado y me felicitaban”, reconoce en diálogo con Página/12.
–La TWAS premia contribuciones a un área en particular. ¿Cuál fue su aporte como físico teórico? –Básicamente, mi trabajo consistió en proveer a los experimentos de los cálculos más precisos para determinar la probabilidad de producir el bosón de Higgs en los colisionadores como el LHC, el colisionador de Ginebra. Esos cálculos se usan para comparar con los datos experimentales.
–Es decir que para encontrar una partícula subatómica además de la tan conocida maquinaria tecnológica hace falta un mapa teórico. –Sí, se necesitan dos cosas: una es el experimento, fundamental porque tiene que lograrse una señal y eso es el 80 por ciento. Pero antes hace falta la hoja de ruta teórica, que orienta dónde buscar. Y luego, una vez encontrado, hay que comparar con la teoría.
–¿Cuál es su participación en el colisionador de Hadrones? –Colaboro en el Higgs Cross Section Working Group desde 2011, y desde este año soy uno de los coordinadores, junto a otros tres físicos teóricos y cuatro experimentales. Nuestro propósito es proveer a los experimentos de los cálculos. Mi trabajo es teórico. Nuestro grupo es el que básicamente realiza todo el trabajo de recolectar y de producir la información que hace falta para que los experimentos la usen.
–¿Cuántos científicos hay trabajando alrededor del experimento del LHC? –Es un experimento a escala muy grande. Cada experimento tiene entre dos mil y tres mil miembros de colaboración, además hay varios cientos de científicos teóricos que están relacionados que participan indirectamente. Es llamativo que pueda funcionar con tanta gente, yo creo que además del hecho científico hay un hecho sociológico que es haber logrado que toda esa junta pueda funcionar, estando desparramados por todo el mundo.
–Vayamos al mundo subatómico, ¿en dónde encaja el hallazgo del bosón de Higgs? –Explicar la física del bosón de Higgs es una de las cosas más complicadas que uno se puede imaginar. Lo primero que creo que hay que dejar claro es que toda la materia que conocemos está formada por las mismas partículas elementales. Y toda la materia quiere decir cualquier objeto, incluyéndonos a nosotros. Todo está formado por electrones, protones y neutrones que están formados por quarks. Esto es algo que sabemos hace cincuenta años. Teníamos una teoría muy hermosa para describir las interacciones entre esas partículas, las fuerzas y sus propiedades, todo formando el modelo estándar. Pero el problema era que no encontrábamos la forma de incluir dentro de ello las masas de las partículas.
–¿Cómo es que una teoría puede resultar hermosa? –La teoría era bella y simple porque estaba basada en simetrías. Pero esas simetrías impedían que uno pudiese incluir en la teoría a las masas que sabemos que existen, porque las partículas tienen masa. Entonces hubo que inventar un nuevo mecanismo que es este mecanismo de Higgs, por lo cual el precio a pagar era que había que incluir la idea de una nueva partícula que es este bosón de Higgs cuya tarea es básicamente proveer de masas al resto. De alguna forma, la masa no es una propiedad más de las partículas, sino que pasa a ser algo que viene asociado a la interacción, a la fuerza que el bosón de Higgs ejerce en las partículas.
–¿Cómo se puede explicar esa interacción? –A veces uno usa la siguiente idea que ayuda para explicarlo: el bosón de Higgs es como una especie de fluido viscoso que impregna el espacio, entonces cuando las partículas se mueven en ese espacio –que no es el vacío– adquieren su masa por interactuar con este fluido, cuanto más interactúan más masa tienen y cuanto menos interactúan menos masa tienen.
–¿Cuánto tiempo estuvo buscándose esta partícula elemental? –Hace cincuenta años que se la buscaba. El postulado nos decía que además esa partícula debía ser observable. Habíamos descubierto a todas salvo a esa. Pero finalmente se encontró, la relevancia desde el punto de vista teórico-experimental es muy grande, porque es la única que faltaba para completar nuestro zoológico de partículas elementales. Por un lado, esto completa el marco teórico que describe a todas las partículas elementales que conocemos. Y por el otro, nos permite entender al menos desde este mecanismo cómo las partículas requieren masa, la masa no es más una propiedad de la partícula elemental, no es algo que la partícula traiga de por sí, sino que es el resultado de la interacción con otro objeto. Y eso es interesante. A escalas subatómicas es una teoría extremadamente exitosa, armónica, que no tiene contradicciones con los experimentos, pero nosotros sabemos que no es el final, que tiene que haber algo superador a eso.
–¿A qué se refiere? –A que la teoría en algún momento va a fallar. La física es una aproximación a la naturaleza, no es una ciencia exacta. La física lo que hace es describir los fenómenos a ciertas escalas. Por ejemplo, la física de Newton fue extremadamente útil para describir los procesos de la vida cotidiana. Yo siempre le digo a los alumnos que si se me rompe el auto, yo lo llevo al mecánico y no al mecánico cuántico, porque la mecánica cuántica es irrelevante para eso, lo que hace falta es ajustar los tornillos, y ahí la física de Newton es suficiente. Volviendo al modelo estándar, se trata de una teoría extremadamente exitosa, lleva ya decenas de años siendo testeada y funcionando bien, pero sabemos que a ciertas escalas de energías va a fallar. Por ejemplo, sabemos que existe la materia oscura, pero ninguna de las partículas del modelo estándar explica el origen de la materia oscura. Sabemos que tiene que haber algo más, y lo que uno espera ver en el acelerador es eso, ver la prueba de esa falla en forma de, por ejemplo, nuevas partículas.
–¿Hay algo de decepción en el hecho de haber encontrado la pieza que faltaba y comprobar que el modelo es correcto? –Encontramos exactamente lo que estaba previsto, aunque todavía hay que medir las propiedades, y eso va a llevar un tiempo, pero todo parece indicar que es el esperado. Encontrarlo por un lado fue una gran alegría, por el otro lado, como usted dice, tiene algo de decepcionante. La física, o la ciencia en general, es una de las pocas situaciones en que el ser humano postula algo, prueba que es correcto y se pone mal, porque lo que uno busca son desafíos. En este caso en particular como sabemos que el modelo estándar en algún momento va a fallar, lo que queremos ver es que falle en algún lado para saber por qué camino hay que seguir. Sería un salto de un nuevo paradigma, de los que no ocurren hace más de cincuenta años.
–¿Cuál es la razón por la cual hasta ahora no se lo había podido ver? –La razón es que tiene una masa muy grande, es la segunda más pesada entre las partículas elementales. Tiene una masa que es unas 130 veces la masa del protón, pesa como un núcleo grande. El primer problema es que se necesitan altos niveles de energía para producir esa masa, y a la vez, producirlo copiosamente para poder observarlo. Esta fue la primera vez que se logró juntar la energía suficiente y la cantidad de colisiones suficientes como para generar cientos de miles de bosones de Higgs. La búsqueda es complicada, es un experimento extremadamente sucio, se producen muchas cosas y entre esas hay que encontrar uno. Es como buscar una aguja en un pajar. Entonces, además de energía hace falta gran cantidad de estadística y análisis para poder observarlo. El bosón de Higgs había sido producido antes en otros aceleradores, pero no se lo había podido observar.
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Siendo estudiante, De Florián optó por la física teórica por sobre la experimental. “Hacer física teórica iba a ser menos costoso, no se necesitan tantos equipos, es más fácil”, pensó. Y mal no le fue. Sus aportes y los de su equipo son considerados de altísimo nivel y se utilizaron en uno de los hechos científicos más destacados en la física de partículas: la caza del bosón de Higgs, la partícula más buscada de las últimas décadas, que llevó a la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) a poner en marcha el acelerador de partículas más grande del mundo, el Large Hadron Collider (LHC) o Gran Colisionador de Hadrones. Por ese aporte fue distinguido recientemente por la Academia Mundial de Ciencias (TWAS), junto a otro investigador argentino (Marcelo Rubinstein, en el área de Biología).
“Me di cuenta de la importancia del premio por los e-mails que recibí de colegas del exterior que se habían enterado y me felicitaban”, reconoce en diálogo con Página/12.
–La TWAS premia contribuciones a un área en particular. ¿Cuál fue su aporte como físico teórico? –Básicamente, mi trabajo consistió en proveer a los experimentos de los cálculos más precisos para determinar la probabilidad de producir el bosón de Higgs en los colisionadores como el LHC, el colisionador de Ginebra. Esos cálculos se usan para comparar con los datos experimentales.
–Es decir que para encontrar una partícula subatómica además de la tan conocida maquinaria tecnológica hace falta un mapa teórico. –Sí, se necesitan dos cosas: una es el experimento, fundamental porque tiene que lograrse una señal y eso es el 80 por ciento. Pero antes hace falta la hoja de ruta teórica, que orienta dónde buscar. Y luego, una vez encontrado, hay que comparar con la teoría.
–¿Cuál es su participación en el colisionador de Hadrones? –Colaboro en el Higgs Cross Section Working Group desde 2011, y desde este año soy uno de los coordinadores, junto a otros tres físicos teóricos y cuatro experimentales. Nuestro propósito es proveer a los experimentos de los cálculos. Mi trabajo es teórico. Nuestro grupo es el que básicamente realiza todo el trabajo de recolectar y de producir la información que hace falta para que los experimentos la usen.
–¿Cuántos científicos hay trabajando alrededor del experimento del LHC? –Es un experimento a escala muy grande. Cada experimento tiene entre dos mil y tres mil miembros de colaboración, además hay varios cientos de científicos teóricos que están relacionados que participan indirectamente. Es llamativo que pueda funcionar con tanta gente, yo creo que además del hecho científico hay un hecho sociológico que es haber logrado que toda esa junta pueda funcionar, estando desparramados por todo el mundo.
–Vayamos al mundo subatómico, ¿en dónde encaja el hallazgo del bosón de Higgs? –Explicar la física del bosón de Higgs es una de las cosas más complicadas que uno se puede imaginar. Lo primero que creo que hay que dejar claro es que toda la materia que conocemos está formada por las mismas partículas elementales. Y toda la materia quiere decir cualquier objeto, incluyéndonos a nosotros. Todo está formado por electrones, protones y neutrones que están formados por quarks. Esto es algo que sabemos hace cincuenta años. Teníamos una teoría muy hermosa para describir las interacciones entre esas partículas, las fuerzas y sus propiedades, todo formando el modelo estándar. Pero el problema era que no encontrábamos la forma de incluir dentro de ello las masas de las partículas.
–¿Cómo es que una teoría puede resultar hermosa? –La teoría era bella y simple porque estaba basada en simetrías. Pero esas simetrías impedían que uno pudiese incluir en la teoría a las masas que sabemos que existen, porque las partículas tienen masa. Entonces hubo que inventar un nuevo mecanismo que es este mecanismo de Higgs, por lo cual el precio a pagar era que había que incluir la idea de una nueva partícula que es este bosón de Higgs cuya tarea es básicamente proveer de masas al resto. De alguna forma, la masa no es una propiedad más de las partículas, sino que pasa a ser algo que viene asociado a la interacción, a la fuerza que el bosón de Higgs ejerce en las partículas.
–¿Cómo se puede explicar esa interacción? –A veces uno usa la siguiente idea que ayuda para explicarlo: el bosón de Higgs es como una especie de fluido viscoso que impregna el espacio, entonces cuando las partículas se mueven en ese espacio –que no es el vacío– adquieren su masa por interactuar con este fluido, cuanto más interactúan más masa tienen y cuanto menos interactúan menos masa tienen.
–¿Cuánto tiempo estuvo buscándose esta partícula elemental? –Hace cincuenta años que se la buscaba. El postulado nos decía que además esa partícula debía ser observable. Habíamos descubierto a todas salvo a esa. Pero finalmente se encontró, la relevancia desde el punto de vista teórico-experimental es muy grande, porque es la única que faltaba para completar nuestro zoológico de partículas elementales. Por un lado, esto completa el marco teórico que describe a todas las partículas elementales que conocemos. Y por el otro, nos permite entender al menos desde este mecanismo cómo las partículas requieren masa, la masa no es más una propiedad de la partícula elemental, no es algo que la partícula traiga de por sí, sino que es el resultado de la interacción con otro objeto. Y eso es interesante. A escalas subatómicas es una teoría extremadamente exitosa, armónica, que no tiene contradicciones con los experimentos, pero nosotros sabemos que no es el final, que tiene que haber algo superador a eso.
–¿A qué se refiere? –A que la teoría en algún momento va a fallar. La física es una aproximación a la naturaleza, no es una ciencia exacta. La física lo que hace es describir los fenómenos a ciertas escalas. Por ejemplo, la física de Newton fue extremadamente útil para describir los procesos de la vida cotidiana. Yo siempre le digo a los alumnos que si se me rompe el auto, yo lo llevo al mecánico y no al mecánico cuántico, porque la mecánica cuántica es irrelevante para eso, lo que hace falta es ajustar los tornillos, y ahí la física de Newton es suficiente. Volviendo al modelo estándar, se trata de una teoría extremadamente exitosa, lleva ya decenas de años siendo testeada y funcionando bien, pero sabemos que a ciertas escalas de energías va a fallar. Por ejemplo, sabemos que existe la materia oscura, pero ninguna de las partículas del modelo estándar explica el origen de la materia oscura. Sabemos que tiene que haber algo más, y lo que uno espera ver en el acelerador es eso, ver la prueba de esa falla en forma de, por ejemplo, nuevas partículas.
–¿Hay algo de decepción en el hecho de haber encontrado la pieza que faltaba y comprobar que el modelo es correcto? –Encontramos exactamente lo que estaba previsto, aunque todavía hay que medir las propiedades, y eso va a llevar un tiempo, pero todo parece indicar que es el esperado. Encontrarlo por un lado fue una gran alegría, por el otro lado, como usted dice, tiene algo de decepcionante. La física, o la ciencia en general, es una de las pocas situaciones en que el ser humano postula algo, prueba que es correcto y se pone mal, porque lo que uno busca son desafíos. En este caso en particular como sabemos que el modelo estándar en algún momento va a fallar, lo que queremos ver es que falle en algún lado para saber por qué camino hay que seguir. Sería un salto de un nuevo paradigma, de los que no ocurren hace más de cincuenta años.
–¿Cuál es la razón por la cual hasta ahora no se lo había podido ver? –La razón es que tiene una masa muy grande, es la segunda más pesada entre las partículas elementales. Tiene una masa que es unas 130 veces la masa del protón, pesa como un núcleo grande. El primer problema es que se necesitan altos niveles de energía para producir esa masa, y a la vez, producirlo copiosamente para poder observarlo. Esta fue la primera vez que se logró juntar la energía suficiente y la cantidad de colisiones suficientes como para generar cientos de miles de bosones de Higgs. La búsqueda es complicada, es un experimento extremadamente sucio, se producen muchas cosas y entre esas hay que encontrar uno. Es como buscar una aguja en un pajar. Entonces, además de energía hace falta gran cantidad de estadística y análisis para poder observarlo. El bosón de Higgs había sido producido antes en otros aceleradores, pero no se lo había podido observar.
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