El bosón de Higgs

El bosón de Higgs es una hipotética partícula subatómica que constituye el cuanto del campo de Higgs. Tanto él como su campo asociado están relacionados con el origen de la masa de las partículas elementales. Al bosón de Higgs se le denomina habitualmente la partícula de Dios o la partícula divina, debido al libro La partícula divina: si el universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta? del premio Nobel de Física Leon Lederman. La existencia del bosón de Higgs fue predicha en 1964 como parte del mecanismo de Higgs, propuesto para explicar la masa de las partículas elementales del modelo estándar. En particular dicho mecanismo justifica la masa de los bosones vectoriales W y Z, que los diferencia de otros bosones que median interacciones fundamentales, como el fotón. El bosón de Higgs recibe su nombre de Peter Higgs, que fue uno de los seis autores que en la década de 1960 desarrolló la idea del mecanismo ahora conocido por su nombre. Según el modelo estándar interacciona con todas las partículas con masa,² no posee espín ni carga eléctrica o de color, y como su nombre indica es un bosón. Además es muy inestable y sedesintegra rápidamente. Debido a que su masa es presumiblemente muy grande, sólo puede ser detectado a altas energías en un acelerador de partículas. Este es uno de los objetivos principales del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, situado en Ginebra(Suiza), que comenzó sus experimentos en 2010. Anteriormente también se intentó en LEP (un acelerador previo del CERN) y en Tevatron (de Fermilab, situado cerca de Chicago en Estados Unidos). El 4 de julio de 2012 se presentaron en el CERN los resultados preliminares de los análisis conjuntos de los datos tomados por el LHC en 2011 y 2012. Los dos principales experimentos del acelerador (ATLAS y CMS) anunciaron la observación de una nueva partícula «compatible con el bosón de Higgs», con una masa de unos 125 GeV/c². El estudio de las propiedades de la nueva partícula, para confirmar si se trata efectivamente del bosón u otra posibilidad, necesita aún más tiempo y datos. Por Nick Thompson
Miércoles, 04 de julio de 2012 a las 07:47 Nota del editor: Los científicos del Consejo Europeo de Investigación Nuclear (CERN) dijeron este miércoles que creen haber encontrado al bosón de Higgs, una partícula subatómica nunca antes vista que se cree es un elemento fundamental del universo. Esta historia, publicada originalmente el 13 de diciembre de 2011, explica la importancia de ese descubrimiento. (CNN) A lo largo del último año, varios experimentos independientes en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) en Ginebra han mostrado signos de la llamada partícula de Dios. Los expertos dicen que encontrar la esquiva partícula sería uno de los mayores logros científicos de los últimos 50 años. ¿Qué es el bosón de Higgs? El Modelo Estándar de la física de partículas establece los fundamentos de cómo las partículas y las fuerzas elementales interactúan en el universo. Pero la teoría fundamentalmente no explica cómo las partículas obtienen su masa. Las partículas, o trozos de materia, varían en tamaño y pueden ser más grandes o más pequeñas que los átomos. Los electrones, protones y neutrones, por ejemplo, son las partículas subatómicas que conforman un átomo. Los científicos creen que el bosón de Higgs es la partícula que da a toda la materia su masa (cantidad de materia en los sentidos de gravedad e inercia). Los expertos saben que las partículas elementales como los quarks y los electrones son la base sobre la cual se construye toda la materia del universo. Ellos creen que el esquivo bosón de Higgs da a las partículas su masa y llena uno de los agujeros de la física moderna. ¿Cómo funciona el bosón de Higgs? El bosón de Higgs es parte de una teoría propuesta primero por el físico Peter Higgs y otros en la década de 1960 para explicar cómo obtienen masa las partículas. La teoría propone que un llamado campo de energía Higgs existe en todas partes del universo. A medida que las partículas pasan a toda velocidad en este campo, interactúan y atraen a bosones de Higgs que se agrupan alrededor de las partículas en un número variable. Imagina el universo como una fiesta. Invitados relativamente desconocidos en la fiesta pueden pasar rápidamente a través del salón, desapercibidos, pero los invitados más populares atraen a grupos de personas (bosones de Higgs) que luego ralentizarán su movimiento a través de la habitación. La velocidad de las partículas que se mueven a través del campo de Higgs funciona de manera bastante parecida. Ciertas partículas atraerán grandes grupos de bosones de Higgs; y entre más bosones de Higgs atraiga una partícula, mayor será su masa. ¿Por qué es tan importante encontrar el bosón de Higgs? Aunque encontrar el bosón de Higgs no nos dirá todo lo que necesitamos saber acerca de cómo funciona el universo, llenará un enorme agujero en el Modelo Estándar que ha existido durante más de 50 años, según los expertos. “El bosón de Higgs es la última pieza que falta en nuestra actual comprensión de la naturaleza más fundamental del universo”, dijo Martin Archer, un físico del Imperial College de Londres, a CNN. “Sólo ahora con el LHC seremos realmente capaces de tachar ese pendiente y decir: 'Así es cómo funciona el universo, o al menos creemos que así lo hace'”. “No es el punto culminante, pero en términos de lo que podemos decir prácticamente sobre el mundo y cómo es el mundo, realmente nos dice mucho”. Gordon Kane, director del Centro Michigan de Física Teórica, agregó que encontrar evidencia del bosón de Higgs sería un “éxito maravilloso de la ciencia y de las personas durante cuatro siglos”. ¿Por qué el bosón de Higgs es llamado la partícula de Dios? El popular apodo de la esquiva partícula fue creado por el título de un libro escrito por el Premio Nobel de Física, Leon Lederman, según se dice contra su voluntad, ya que Lederman dijo que quería llamarlaGoddamn Particle (Partícula Maldita por Dios), porque “nadie podía encontrar esa cosa”. “'Partícula de Dios' (God Particle) es un apodo que no me gusta”, dice Archer. “No tiene nada que ver con la religión; la única similitud (teórica) es que estás observando algo que es un campo que está en todas partes, en todos los espacios” (y no lo puedes ver). ¿Quiénes son los científicos que buscan el bosón de Higgs? En el último año los científicos han buscado el bosón de Higgs al estrellar conjuntos de protones a alta velocidad en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) de 10,000 millones de dólares del Consejo Europeo de Investigación Nuclear, (CERN, por sus siglás en francés) en Ginebra, Suiza. En el interior del LHC, que se encuentra 100 metros bajo tierra en un túnel de 27 kilómetros y es el acelerador de partículas más poderoso jamás construido, colisiones de protones a alta velocidad generan una serie de partículas aún más pequeñas que los científicos escudriñan en busca de una señal en los datos que sugiera la existencia del bosón de Higgs. “Simplemente esperas que en algún lugar de estas colisiones puedas ver algo... una especie de bache estadístico”, dice Archer. Si los bosones de Higgs existen, son evasivos, estallando y luego desapareciendo de nuevo rápidamente. Esto significa que los científicos del LHC sólo serán capaces de observar sus restos en descomposición, dice Archer. Ha llevado años a los científicos reducir el rango de masa en el que creían que el bosón de Higgs podría existir; pero durante el año pasado, un bache estadístico sugirió que están en el camino correcto. “Ahora que están empezando a obtener un 'bache', los científicos deberían de ser capaces de conseguir ese resultado cada vez más”, dice Archer. ¿Qué pasaría si los científicos no encuentran el bosón de Higgs? El consenso general entre los académicos de la física es que el campo de Higgs y el bosón existen, de acuerdo con Archer. “Simplemente tiene sentido en el marco en el que hemos establecido todo, dado que todo lo que podemos describir y podemos ver parece ser descrito de esta sencilla manera”, dice Archer. Casi todos los científicos creen que el Gran Colisionador de Hadrones o bien probará o refutará la existencia del bosón de Higgs de una vez por todas; por lo que si el LHC no lo encuentra, no existe, dicen los expertos. Martin Archer cree que un fracaso en la búsqueda del bosón de Higgs sería aún más emocionante que descubrir la esquiva partícula. “Si no lo ves, realmente significa que el universo al nivel más fundamental es más complicado de lo que pensábamos”, dice Archer, “y por lo tanto, tal vez la forma en que hemos estado abordando la física no es la correcta”.