¿Qué es el bosón de Higgs y por qué le llaman la particula de Dios ?

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Definitivamente mas que una noticia ecologica, esta es una nota cientifica, pero es tan importante su implicación que hemos decidido publicarla para su disfrute.

El colisionador de átomos del CERN, llamado Gran Colisionador de Hadrones y desarrollado a un costo de 10.000 millones de dólares, ha estado creando colisiones de protones con energía muy alta para ayudarles a comprender presuntos fenómenos como la materia oscura, la antimateria y a la larga la creación del universo hace miles de millones de años, que muchos conjeturan ocurrió luego de una explosión masiva conocida como el Big Bang.

Para los físicos especializados en partículas, el hallar el bosón de Higgs es clave para poder confirmar el modelo estándar de la física que explica qué le da su masa a la materia y, por extensión, cómo se formó el universo.

El Bosón de Higgs es un tipo de partícula elemental que se cree tiene un papel fundamental en el mecanismo por el que se origina la masa en el Universo. Se trata de la única partícula predicha por el Modelo Estándar de Física de Partículas que aún no había sido descubierta.

El Modelo Estándar describe las partículas elementales y sus interacciones, pero queda una parte importante por confirmar, precisamente la que da respuesta al origen de la masa. Sin masa, el Universo sería un lugar muy diferente. Si el electrón no tuviera masa no habría átomos, con lo cual no existiría la materia como se conoce actualmente, por lo que tampoco habría química, ni biología, ni existiría el hombre.

En los años 60, varios físicos, entre ellos el británico Peter Higgs, postularon un mecanismo que se conoce como el ‘Campo de Higgs’. Al igual que el fotón es el componente fundamental del campo electromagnético y de la luz, el ‘Campo de Higgs’ requiere la existencia de una partícula que lo componga, que los físicos llaman Bosón de Higgs.

El campo de Higgs sería una especie de continuo que se extiende por todo el espacio, formado por un incontable número de bosones de Higgs. La masa de las partículas estaría causada por una fricción con el campo de Higgs, por lo que las partículas que tienen una fricción mayor con este campo tienen una masa mayor.

LAS PARTICULAS SUBATOMICAS

Las partículas subatómicas se dividen en dos tipos: fermiones y bosones. Los fermiones son aquellas que componen la materia, y los bosones las que portan las fuerzas o interacciones.

Los componentes del átomo (electrones, protones y neutrones) son fermiones, mientras que el fotón, el gluón y los bosones W y Z, son los responsables, respectivamente, de las fuerzas electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil.

La diferencia del bosón con el fotón o el gluón es que no se puede detectar directamente, ya que una vez que se produce se desintegra casi instantáneamente dando lugar a otras partículas elementales más familiares. Es decir, cuando el bosón se crea, lo que se pueden ver son sus ‘huellas’, otras partículas, que son las que detecta el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) que la Organización Europea para la Investigación Nuclear ha construido en Ginebra (Suiza).

Así, en el interior del anillo del LHC colisionan protones entre si a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando se producen las colisiones en puntos estratégicos donde están situados grandes detectores, la energía del movimiento se libera y queda disponible para que se generen otras partículas. Cuanto mayor sea la energía de las partículas que chocan más masa podrán tener las resultantes, según la famosa ecuación de Einstein: E=mc2.

Debido a que el Modelo Estándar no establece la masa del Bosón de Higgs, sino un amplio rango de valores posibles, se requieren aceleradores muy potentes. El LHC es la culminación de una ‘escalada energética’ dirigida a descubrir el bosón de Higgs, un objetivo que se ha logrado ahora.

LOS DATOS QUE DEFINEN EL BOSON DE HIGGS

En Física de Partículas el concepto de observación se define estadísticamente en términos de desviaciones estándar o ‘sigmas’, que indican la probabilidad de que un resultado experimental se deba a la casualidad en vez de ser un efecto real.

Para conseguir una mayor significación estadística, y por tanto aumentar las probabilidades de observación, los experimentos necesitan analizar muchos datos. El LHC genera unos 300 millones de colisiones por segundo, por lo que la cantidad de datos a analizar es ingente. Se mide en femtobarns inversos, unidad que da idea de la cantidad de colisiones que se produce en un acelerador de partículas por unidad de área y tiempo (luminosidad).

La medida que se ha obtenido este miércoles es de 5 sigmas de nivel, lo que determina, de manera oficial, que se trata de un ‘descubrimiento’ u ‘observación’. Para alcanzar 5 sigmas hay que sacar un mismo resultado más de 20 veces seguidas, una probabilidad menor de 0,00006 por ciento.

Tras el hallazgo, los expertos continuarán los estudios para estar seguros de que una observación corresponde a un bosón de Higgs del Modelo Estándar y no a otra partícula diferente. Para ello es necesario estudiar en detalle y con más datos las propiedades de la nueva partícula. En concreto, si la forma en que se produce y se desintegra está de acuerdo con lo predicho por la teoría o no, lo cual sería aun mas interesante.

El descubrimiento de la partícula, es el comienzo de una nueva fase en la Física de Partículas ya que el bosón marca el camino en la investigación de otros muchos fenómenos físicos como la naturaleza de la materia oscura (que compone el 23 por ciento del Universo pero cuyas propiedades son completamente desconocidas).

Los científicos buscan desde hace 40 años el bosón de Higgs, un elemento clave de la estructura fundamental de la materia conocido como la ‘partícula de Dios’.
En el «modelo estándar» (teoría de la estructura fundamental de la materia elaborada en los años 60 para describir a todas las partículas y fuerzas del universo), el bosón de Higgs es considerado la partícula que brinda su masa a todas las demás.

Al intentar aislar los más pequeños componentes de la materia, los físicos descubrieron varias series de partículas elementales.
Seis tipos de quarks (llamados ‘up’ en inglés, lo cual significa ‘arriba’, ‘down’ o ‘abajo’, ‘charm’ o ‘encanto’, ‘strange’ o ‘extraño’, ‘top’ o ‘cima’ y ‘bottom’ o ‘fondo’) forman parte de los componentes básicos o ‘ladrillos elementales’ de la materia, al igual que el electrón y sus hermanos mayores, el muon y el tau, y tres tipos de neutrinos.
Estas 12 partículas interactúan entre ellas, por intermedio de mensajeros, llamados ‘bosones’. Uno de ellos es el fotón, que porta la radiación electromagnética, y otro el gluon, que brinda cohesión a los núcleos atómicos.
El fotón, que viaja a la velocidad de la luz, no tiene masa. No obstante, nuestra experiencia nos hace sentir la presencia de la materia, compuesta por átomos y, por lo tanto, también quarks y electrones.
¿De dónde viene esa masa? Los científicos explican que no proviene de las partículas mismas.
En 1964, por deducción, el físico británico Peter Higgs postuló que existía el bosón que hoy lleva su nombre y que debía dar su masa a otras partículas.

«La idea es que hay partículas que chocan permanentemente con bosones de Higgs. Estos choques frenan su movimiento, que se vuelve más lento, y le dan la apariencia de una masa», explica el físico y filósofo Etienne Klein.
Klein compara este fenómeno con un hombre que intenta pasar corriendo en medio de una multitud que «frena su carrera» y le hace aminorar su velocidad.

También compara al campo de Higgs con una especie de pegamento en medio del cual se encontrarían relativamente adheridas las partículas, lo cual se percibiría como una masa.
Al bosón de Higgs se le llama ‘partícula de Dios’, como consecuencia de un libro al que se le cambió el título. El premio Nobel de Física Leon Lederman quería llamarlo ‘The Goddamn Particle’ (‘la partícula maldita’), por lo difícil que era encontrarla. El editor sacó la terminación ‘damn’ y lo llamó ‘The God Particle’, ya que temía que la palabra ‘goddamn’ fuera considerada insultante.


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LAS PARTICULAS SUBATOMICAS

1 comentario en “¿Qué es el bosón de Higgs y por qué le llaman la particula de Dios ?”

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