Qué diablos es el Bosón de Higgs
El 4 de julio de 2012 forma parte ya de la historia de la ciencia. Este día será recordado por todos los que asistieron al seminario celebrado en la sede del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) en Ginebra, y por los miles de científicos y amantes de la ciencia que lo siguieron en directo por Internet.
Fue el día en que los portavoces de los dos grandes experimentos ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el más grande acelerador de partículas del mundo con 27 kms de largo, situado a 100 metros de profundidad en la frontera entre Ginebra y Francia, anunciaron el descubrimiento de una nueva partícula con una masa de entre 125 y 126 GeV, compatible con el ansiado Bosón de Higgs.
El hallazgo ha alcanzado un nivel de confianza estadística de 4,9 sigmas en CMS y 5,0 sigmas en ATLAS, lo que supone que apenas existe una posibilidad entre más de 3.000.000 de que todo esto sea fruto de un capricho estadístico.
La pieza que falta del edificio de una de las partes del conocimiento de la naturaleza está casi confirmada. Esto nos permite dejar de dudar y avanzar hacia dos preguntas básicas mucho más interesantes que la mera existencia de ese Bosón de Higgs:
1) ¿Por qué existe el campo de Higgs? ¿De donde sale?
2) Todo el modelo estándar basado entre otras cosas en el campo de Higgs, sirve para explicar (o casi explicar) por qué el protón es una partícula estable y el neutrón se desintegra en un protón y un electrón (más un antineutrino).
Ahora, ¿sirve eso para explicar la vida, la conciencia, las estrellas y las galaxias?
Ahora, ¿sirve eso para explicar la vida, la conciencia, las estrellas y las galaxias?
La ciencia no es el conocimiento exhaustivo de cada una de las partes de la naturaleza, sino el engarce de cada una y todas ellas para generar el edifico completo de la misma. Gracias a haber encontrado el Higgs (casi) podemos dedicar ahora nuestras energías a avanzar en estas dos preguntas que son las realmente importantes.
La pieza que falta en el puzzle
La pieza que falta en el puzzle
¿De qué está hecho todo lo que nos rodea? ¿Qué hace que haya piedras y árboles y planetas, y no una confusión indistinta?
Estas preguntas han acompañado al hombre desde sus orígenes. En el siglo veinte se ha descubierto que los constituyentes más pequeños de la materia son un conjunto de partículas elementales (es decir, indivisibles), que interactúan a través de diversos tipos de fuerzas. La teoría que explica como funciona toda esta maquinaria se llama Modelo Estándar.
Esta teoría representa la visión del mundo de la física de hoy en día. Sin embargo, no es ni mucho menos definitiva. En efecto, para que la teoría funcione, tiene que explicar una propiedad fundamental de los objetos. Es decir, su masa.
Todos experimentamos lo que es la masa cuando intentamos mover un objeto. Su inercia, su resistencia a ponerse en movimiento si está parado, o a pararse si se mueve, es debida a su masa. La masa es también responsable, junto con la fuerza de atracción de la tierra, de que tengamos un peso.
Es decir, lo que nos hace quedar pegados al suelo. En 1960, el físico británico Peter Higgs concluyó que, para que la existencia de la masa pudiera encajar en el Modelo Estándar, tenía que existir una partícula que nunca se había observado, que desde entonces se ha llamado Bosón de Higgs.
El mecanismo de Higgs
Estas preguntas han acompañado al hombre desde sus orígenes. En el siglo veinte se ha descubierto que los constituyentes más pequeños de la materia son un conjunto de partículas elementales (es decir, indivisibles), que interactúan a través de diversos tipos de fuerzas. La teoría que explica como funciona toda esta maquinaria se llama Modelo Estándar.
Esta teoría representa la visión del mundo de la física de hoy en día. Sin embargo, no es ni mucho menos definitiva. En efecto, para que la teoría funcione, tiene que explicar una propiedad fundamental de los objetos. Es decir, su masa.
Todos experimentamos lo que es la masa cuando intentamos mover un objeto. Su inercia, su resistencia a ponerse en movimiento si está parado, o a pararse si se mueve, es debida a su masa. La masa es también responsable, junto con la fuerza de atracción de la tierra, de que tengamos un peso.
Es decir, lo que nos hace quedar pegados al suelo. En 1960, el físico británico Peter Higgs concluyó que, para que la existencia de la masa pudiera encajar en el Modelo Estándar, tenía que existir una partícula que nunca se había observado, que desde entonces se ha llamado Bosón de Higgs.
El mecanismo de Higgs
Supongamos que estamos en una fiesta en una casa de la alta sociedad. En el comedor, que está abarrotado de gente, aparece un actor famoso.
Las personas que están próximas a él forman una pequeña piña a su alrededor, para curiosear. Si el actor se mueve, las personas, por educación, no le persiguen.
Pero, mientras cruza la habitación, el personaje atrae el grupo de personas que están más cerca. El resultado, es que el actor está siempre envuelto de un nudo de gente: es como si tuviera más masa de lo normal.
La pequeña piña que lo envuelve le dificulta más ponerse en movimiento o pararse, que si estuviera solo. Exactamente igual que cuando intentamos caminar en el agua, y nos parece que nuestras piernas son más pesadas.
Peter Higgs formuló la hipótesis que las partículas adquieren masa con un mecanismo parecido al de la fiesta de la alta sociedad. Según él, el espacio estaría lleno de un campo, que hace que cuando una partícula lo atraviesa, adquiere la propiedad de tener masa.
En realidad, no se trata de una idea tan rara. Estamos constantemente envueltos de campos. Por ejemplo, el electromagnético, que hace que funcionen los aparatos como los móviles o las radios.
Del campo a la partícula
Las personas que están próximas a él forman una pequeña piña a su alrededor, para curiosear. Si el actor se mueve, las personas, por educación, no le persiguen.
Pero, mientras cruza la habitación, el personaje atrae el grupo de personas que están más cerca. El resultado, es que el actor está siempre envuelto de un nudo de gente: es como si tuviera más masa de lo normal.
La pequeña piña que lo envuelve le dificulta más ponerse en movimiento o pararse, que si estuviera solo. Exactamente igual que cuando intentamos caminar en el agua, y nos parece que nuestras piernas son más pesadas.
Peter Higgs formuló la hipótesis que las partículas adquieren masa con un mecanismo parecido al de la fiesta de la alta sociedad. Según él, el espacio estaría lleno de un campo, que hace que cuando una partícula lo atraviesa, adquiere la propiedad de tener masa.
En realidad, no se trata de una idea tan rara. Estamos constantemente envueltos de campos. Por ejemplo, el electromagnético, que hace que funcionen los aparatos como los móviles o las radios.
Del campo a la partícula
Volvamos a la fiesta de la alta sociedad. Cuando el actor sale, en una esquina de la sala alguien comenta algo respecto a su historia secreta con una cantante.
El cotilleo empieza a pasar de boca en boca, rebotando por el salón. El efecto es el mismo que cuando estaba el actor. Se forman pequeñas piñas de gente que comentan la historia, luego se deshacen y se vuelven a formar un poco más allá.
Aunque el cotilleo no tiene masa por si mismo, los “grumos” de personas que se forman sí que la tienen. Un mecanismo de este tipo sería el responsable de la existencia del Bosón de Higgs.
Naturalmente, se trata sólo de una metáfora: para entender como es posible que a un campo le esté asociada una partícula hacen falta muchos cálculos matemáticos. Sin embargo, la cosa no es tan inusual.
Por ejemplo, la luz no es nada más que radiación electromagnética. Pero, se sabe también que la luz está hecha de fotones. He aquí un campo y su partícula asociada.
Atrapar el Bosón
El cotilleo empieza a pasar de boca en boca, rebotando por el salón. El efecto es el mismo que cuando estaba el actor. Se forman pequeñas piñas de gente que comentan la historia, luego se deshacen y se vuelven a formar un poco más allá.
Aunque el cotilleo no tiene masa por si mismo, los “grumos” de personas que se forman sí que la tienen. Un mecanismo de este tipo sería el responsable de la existencia del Bosón de Higgs.
Naturalmente, se trata sólo de una metáfora: para entender como es posible que a un campo le esté asociada una partícula hacen falta muchos cálculos matemáticos. Sin embargo, la cosa no es tan inusual.
Por ejemplo, la luz no es nada más que radiación electromagnética. Pero, se sabe también que la luz está hecha de fotones. He aquí un campo y su partícula asociada.
Atrapar el Bosón
La teoría de Higgs parece funcionar bien y encajar perfectamente en el Modelo Estándar. Sin embargo, falla en un punto para nada irrelevante: nadie nunca ha detectado la existencia del Bosón de Higgs.
El problema es que todo podría ir “como si” la partícula misteriosa existiera. Por esto, el gran experimento para “atrapar” el Bosón.
Se llevó a cabo en el Centro Europeo de Física Nuclear, en Ginebra. Allí, se hicieron chocar unas partículas pesadas en el interior del acelerador de partículas.
Encontrar el Bosón entre los “fragmentos” que surgieron del choque. ¿Y si finalmente no se confirmase?
Pues, no sería ninguna tragedia. Simplemente se tendría que concluir que algo falla en el Modelo Estándar y que las cosas son más complicadas de lo que se esperaba.
“I think we have it”, en otras palabras: ¡habemus Bosón de Higgs!
El problema es que todo podría ir “como si” la partícula misteriosa existiera. Por esto, el gran experimento para “atrapar” el Bosón.
Se llevó a cabo en el Centro Europeo de Física Nuclear, en Ginebra. Allí, se hicieron chocar unas partículas pesadas en el interior del acelerador de partículas.
Encontrar el Bosón entre los “fragmentos” que surgieron del choque. ¿Y si finalmente no se confirmase?
Pues, no sería ninguna tragedia. Simplemente se tendría que concluir que algo falla en el Modelo Estándar y que las cosas son más complicadas de lo que se esperaba.
“I think we have it”, en otras palabras: ¡habemus Bosón de Higgs!
En este corto, Rubén Lijó explica qué es el “Bosón de Higgs”, la hipotética partícula elemental perteneciente al modelo estándar de la física de partículas y habla también acerca de la equivalencia entre la Masa y la Energía (reflejada en la conocida expresión E=MC2), viajando hasta el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, para entrevistar a investigadores de allí acerca de la partícula de Higgs y de los materiales superconductores que dan vida a la mayor máquina jamás construida por nuestra especie.
El excelente documental,online “Del Mito a la razón” que ha sido realizado sin financiación, por el estudiante de Ingeniería de Las Palmas (Rubén Lijó)
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