Más cerca de entender el funcionamiento de la materia: Bosón de Higgs

Autora Invitada: Érika

El pasado 4 de julio se dio a conocer a nivel mundial el posible descubrimiento de la partícula conocida por algunos como ‘la partícula de Dios’. En realidad su nombre es bosón de Higgs y aunque de divino no tiene nada, recibió tal apodo por ser una pieza fundamental en el entendimiento del origen de la materia.

¿Qué es el bosón de Higgs?

Todo lo que conocemos está formado por materia, por partículas elementales unidas. Esta unión se debe a la existencia de cuatro fuerzas fundamentales, que son el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil y la gravedad. En casi toda la historia de la Física Moderna se ha intentado unificar esas fuerzas y una teoría que describe las relaciones entre las partículas elementales que componen la materia y las fuerzas fundamentales, sin incluir la gravedad, se conoce con el nombre de Modelo Estándar. Según esta teoría, no solo hay partículas subatómicas que componen la masa (como los electrones, protones y neutrones), sino que también hay partículas que portan las fuerzas (por ejemplo el fotón en el electromagnetismo). El Modelo Estándar se formuló en 1970 y predijo la existencia de toda una serie de partículas que juntas forman el Universo en que vivimos. A partir de entonces se han construido aceleradores cada vez más potentes que han ido descubriendo cada una de las partículas predichas en el Modelo Estándar. Sin embargo, hay una única partícula predicha por este modelo que aún no ha sido descubierta, el Bosón de Higgs.

Aquí es necesario hablar de otro concepto, el campo de Higgs. De acuerdo con la teoría del Modelo Estándar, el campo de Higgs es lo que permite a las partículas básicas interactuar entre ellas y adquirir masa. Pero para validar esta teoría es necesario que aparezca el bosón de Higgs, ya que éste es la partícula elemental que se cree tiene un papel fundamental en el mecanismo por el que se origina la masa en el Universo. Y es que la masa es una propiedad cuyo origen se desconoce, y si todas las partículas carecieran de masa, no existirían como tal los átomos, formadores de estrellas, planetas, la Tierra, la vida en ella y el hombre.

¿Cómo puede medirse el bosón de Higgs?

El Modelo Estándar predice en qué niveles energéticos debería poder verse el Bosón de Higgs, pero hasta ahora los físicos no habían sido capaces de generar colisiones entre partículas con la energía necesaria para poder verlo. Después de más de 40 años de intentos, éstas por fin pueden lograrse con el nuevo Gran Colisionador de Hadrones (LHC) construido en Ginebra, Suiza, por la Organización Europea para la Investigación Nuclear. Una dificultad para medir el bosón de Higgs es que a diferencia del fotón que puede ser detectado directamente, el bosón una vez que se produce se desintegra casi instantáneamente dando lugar a otras partículas elementales ya conocidas. Estas partículas actúan como una “huella” del bosón. Así, en el interior del LHC colisionan protones entre sí a una velocidad cercana a la de la luz con el objetivo de que choquen y surjan partículas elementales. Estas colisiones se producen en puntos estratégicos donde están situados grandes detectores y al medir la energía se deduce cuál es la masa de la partícula que las ha originado.

Datos obtenidos que definen el bosón de Higgs

Para aumentar las probabilidades de una observación en un experimento se necesitan analizar muchos datos. En el caso del LHC, éste genera unas 300 millones de colisiones por segundo. Los últimos resultados de los dos mayores laboratorios del LHC, los cuales son preliminares, determinan la existencia de una partícula de 125 Gev, con una probabilidad superior al 99.99994%, por el laboratorio CMS, y de alrededor de 126 Gev con la misma probabilidad por el laboratorio ATLAS. En los próximos meses los expertos seguirán con los estudios para asegurar que la partícula encontrada corresponde al bosón de Higgs del Modelo Estándar y a no a otra diferente.

Referencia:

• El Comunista