¿Qué es el bosón de Higgs?

Peter Higgs

¿Qué es el bosón de Higgs? ¿Por qué dicen que es la última pieza del puzzle? ¿A qué tanto revuelo con el Gran acelerador de hadrones del CERN? Y ya puestos… ¿Qué es un acelerador de partículas?

A principios de los 70 se desarrolló el Modelo Estándar de física de partículas sobre la base de numerosas teorías anteriores. Este modelo es una teoría cuántica de campos, que combina la Mecánica cuántica con la Teoría especial de la relatividad de Einstein. Es una teoría compleja que establece una serie de ecuaciones matemáticas que predicen la existencia de un gran número de partículas subatómicas con distintas características y que describen las interacciones entre ellas. Describe muy bien el Universo que nos rodea con una excepción: no incluye la gravedad. Así que es, conscientemente, una teoría parcial y cualquier descubrimiento que permitiera confirmarla o refutarla sería bien recibido por la comunidad científica, pues ello comportaría seguir avanzando en el conocimiento de la materia y la energía.

Todas las partículas que se mueven a la velocidad de la luz carecen de masa. Comoquiera que no todas alcanzan esa velocidad en sus desplazamientos, es de suponer que ese freno provenga de su masas. Una partícula virtual —deducida a partir del modelo pero que no se ha podido constatar su existencia— es el bosón de Higgs, al que le correspondería explicar la existencia de la masa.

Según la mecánica cuántica, no existe distinción entre ondas y partículas: toda onda es partícula y toda partícula es onda. Por ello al bosón de Higgs también le corresponde una onda de Higgs, que vibra u oscila en una dirección o de una manera determinada que le es propia. Y al igual que hablamos de campo electro-magnético podemos hablar de campo de Higgs.

Y este campo formado por las partículas cuyas ondas oscilan en la misma dirección es el responsable —en teoría— de que los cuerpos tengan masa. ¿Y cómo?

Imaginemos una autopista de una longitud infinita y con un número de carriles infinitos, completamente llena de automóviles que se desplazan en la misma dirección moviéndose conjuntamente en un monumental atasco. Y no solo eso, imaginemos también que sobre esta autopista, sin mediar espacio, hay otra igual y otra más y tanto por encima como por debajo en un número infinito. ¿Hecho? Ahora desechemos el asfalto y quedémonos con los automóviles, que serán las partículas-onda que conforman este campo. Cualquier automóvil que desee circular en la misma dirección que el resto formará parte de dicho campo y no encontrará resistencia por parte de los otros automóviles. Ahora bien, si un automóvil quiere circular en una dirección que se desvíe de la fijada, no tendrá más remedio que ir chocando con otros automóviles, abriéndose paso colisión tras colisión. Este campo de automóviles supondrá un mayor freno al avance cuanto más se separen las direcciones, es decir, chocará más si su dirección de circulación en perpendicular a la del campo.

Entonces, las partículas cuyas ondas asociadas oscilan en la misma dirección que el campo de Higgs no encuentran resistencia y se mueven a la velocidad de la luz, la máxima velocidad posible y que tan solo pueden alcanzar las partículas sin masa. Entonces el fotón —que no tiene masa y se mueve a la velocidad de la luz— oscila en la misma dirección del campo de Higgs y por ello no interacciona con él, podemos decir que no lo nota. Por el contrario, las demás partículas tendrán más o menos masa dependiendo de grado de interacción con el campo de Higgs.

LHC

Ahora bien, esto es sobre el papel porque no se ha visto ningún bosón de Higgs. Y eso es lo que pretenden hacer, entre otras cosas, los científicos del CERN. En el Gran acelerador de hadrones acelerarán haces de partículas cargadas eléctricamente hasta velocidades cercanas a la de la luz, por medio de campos electromagnéticos. Y harán chocar frontalmente estos haces para poder analizar sus componentes más básicos cuando estos haces se hagan pedazos. Por supuesto que la colisión dura un instante y que las partículas obtenidas tienen una vida también muy efímera, pero los sensores que recubren el interior de acelerador son capaces de recoger una ingente cantidad de información de ese instante. Información que posteriormente será estudiada a la búsqueda de las trazas del bosón de Higgs y a la confirmación de la teoría.

 

 

Nota sabionda: Las observaciones realizadas a lo largo del Universo, han puesto de manifiesto que ciertas órbitas planetarias y galácticas no pueden ser explicadas por los campos gravitatorios de la materia observable. Hay pues una materia que interacciona con el resto de la materia pero que no podemos o sabemos detectar y que se cifra en un 85% del total. Como se mantiene oculta a nuestros ojos, los astrofísicos la llaman materia oscura. Y también esperan obtener respuestas en el acelerador de qué y cómo buscar esta materia.

Nota sabionda: También intentarán conocer cuántas y cuáles son las partículas elementales que componen los átomos. Y buscarán también el «gravitón», partícula virtual no contemplada en el Modelo Estándar cuya existencia daría un fuerte empujón a la Teoría de las Supercuerdas como teoría unificadora de la Mecánica Cuántica y la Teoría General de la Relatividad.

Nota sabionda: En realidad el átomo no tiene una disposición de «sistema solar» con el núcleo en el centro y los electrones dispuestos en órbitas elípticas, ni los quarks «giran» (spin), ni las partículas «oscilan» en una dirección determinada, todo ello son simplificaciones para comprender mejor unos conceptos abstractos.

www.sabercurioso.es

Entrada elaborada a partir de la información ofrecida aquí, aquí, aquí y en otros sitios más.

19 comentarios

  1. Con respecto a la primera nota sabienda, tenía entendido, pero desconosco totalmente si es cierto, que la materia oscura forma el 25% y del total, y que otro 70% pertenece a lo que sería la energía oscura.

  2. Pingback: meneame.net
  3. a Green
    Tienes razón. La materia oscura se cifra entre el 21-25% y la energía oscura entre el 72-75%.
    Ya he modificado el texto. Gracias.

  4. Este experimento será un gran desperdicio de recursos y energia.. claro, talvez se publicarán algunos «descubrimientos» pero la verdad el método de investigación me parece de lo más absurdo.. casi simiesco.. y algo desproporcionado; bueno en fin despues de todo, eso somos.. primates, je… Romper cada vez mas la materia para ver de que esta compuesta es como «abrir una manzana a ver si esta hecha de peritas.. «Teoria de Rosas». je
    Creo que el enfoque es lo que esta mal.. y no sea este el aspecto a descubrir. tal vez la gravedad considerada como fuerza fundamental, sea solo el resultado de la interacción de los otros 3 tipos de fuerza. o que se yo. y la masa sea solo un estado de la energia.. pues ya saben, no se destruye… je

    PD. y eso que no introduzco mis pensamientos sobre conspiración o si no, ahi si me considerarian un paranoico.. je

    Hasta pronto.
    ingenieroalejandro@yahoo.com

  5. Interesantísimo, para variar ;).

  6. Alejandro Rosas, yo también creo que debe variar el enfoque. El Modelo Estándar propone que el espacio de Higgs da masa a las partículas, y digo yo: ¿porqué no también una energía cinética que las transporte?. Esto desde luego implica un giro copernicano, que he podido constatar que da inteligibilidad al gran puzle. Porque lo que falta actualmente a los conceptos de la Física es inteligibilidad. Al respecto acabo de publicar «Nueva Cosmología. Un giro copernicano». Ediciones Indigo. Tengo la esperanza de que con la movida de la búsqueda del bosón de Higgs se pueda confirmar el giro señalado. Saludos. Ramon Marquès

  7. Bueno muchachos, yo digo que en estos temas se debe tener un poco de conocimiento bàsico antes de emitir una opinión tan dura del modelo estàndar y de fisica en general ya que estàn mexclando conceptos fìsicos peligrosamente mal.

  8. Comprendo que alguien que se haya pasado años en la Universidad con unos progrmas y textos determinados encuentre incómodo que alguien le hable de dar un giro a cuestiones fundamentales. Pero resulta que no soy yo sólo que se expresa en términos parecidos. El propio Stephen Hawking dice que sería interesante que no hallaran el bosón de Higgs para poderse replantear el Modelo Estándar, y otros que recuerdo como Leon Lederman o Roger Penrose he visto que suspiran por una solución conceptual novedosa ante cuestiones básicas que quedan en el aire. Lo que sí le puedo asegurar es que yo antes de plantear un giro copernicano, pienso que lo podemos llamar así, me he pasado muchos años estudiando, lo he presentado en dos congresos internacionales… y no he encontrado argumentos que demuestren lo contrario. Esperemos, por lo tanto, lo que pasa con la movida consiguiente a la búsqueda del bosón de Higgs, no nos dictaminemos antes, todos nos podemos equivocar mientras no se demuestre lo contrario. Ramon Marquès

  9. Me complace comentar el postulado de que el Universo comenzó en un punto. Me parece algo que va en contra de la intuición y la lógica, y me sorprende que nadie proteste, lo que indica que hay una total desvinculación entre el mundo de las Matemáticas creado por la Física y el mundo de la Filosofía o del pensamiento. Es por otra parte el sumum del materialismo, el Universo es sólo lo que salió de un punto, ni información ni orden, todo salió del punto. Parece increible que se pueda plantear algo semejante. Ramon Marquès

  10. Para, Ramon Marquès, se que pasan ya 2 años desde tu post pero no puedo evitar pensar en la gran ignorancia de lo que dices de verdad. Según tu ¿años y años de investigaciones y de cálculos, teorías etc, no son validos? ¿ni siquiera se acercan a la realidad? ¿están totalmente equivocados? Madre mía, que tu ignorancia no salga a la luz, porque me parece penoso.

    Puede que los científicos no tengan la verdad absoluta, pero no están nada lejos de ella créeme, no pueden estar tan equivocados. y si esta partícula desvela toda la información, que se supone que nos dará sera el mayor paso para descubrir el origen de todo.

    No se si alguien lo leerá 2 años después pero ahí queda mi opinión, un saludo.

  11. Kike, te veo muy picado, aunque no das la cara ni aportas argumentos. Por otra parte, hablar de un giro copernicano, cuando se ignora casi todo sobre el espacio vacío y se ignora lo que es la gravedad (porque, en el fondo, lo que es en realidad, se ignora), no es nada demasiado aventurado y es lo que piensan físicos como Hawkig y Penrose. Ramon Marquès

  12. Me parece que el Universo esconde aún muchos secretos y misterios,
    necesitamos vivir unos 10.000 años para entender mejor que es el
    Universo.

  13. Solo una hipótesis. ¿Qué pasaría si eliminamos el tiempo en cualquier teoría?.
    Y si eliminamos el tiempo, tendríamos que hacer lo mismo con el espacio.
    ¿A donde podriamos llegar?. Solo hay una posible respuesta: Al presente, del cual carecemos actualmente.
    Solo conocemos el pasado y el futuro más inmediato. Aún asi, se duda siempre. Es imposible ver el presente. Para «estar» en el presente hay que eliminar el tiempo, y por consiguiente el vector espacio. Y por consiguiente nos adentraremos en otra(s) dimensión(es), totalmente desconocidos. Pero podriamos llegar a entender la teoría de las cuerdas. Y podriamos llegar a entender los dos Universos que nos rodean, el Micro y el Macro Cosmo, unidos ambos por una misma teoría, La Teoría de Las Cuerdas. Y todo encajaría perfectamente. Por lo menos para mi. Pero no soy un científico, ni tan siquiera un medio entendido en la materia, para poder dar mi opinión. Pero, humildemente, creo que todos tienen razón al mismo tiempo que cada uno de nosotros erramos en el planteamiento o forma de ver «el problema».
    Si quieres llamar «blanco» a un color predeterminado, por el cual te «educaron», no implica necesariamente que ese color sea blanco. El prblema no está en lo que «vemos», sino en lo que nos falta por ver. Saludos

  14. El bosón de Higgs, no existe, (es solo teoría), en mi opinión tendrán que repensar toda la teoria de nuevo !, de cualquier manera los pasos dados servirán como experiencia para no volver a equivocarse.
    Como científicos, todos, deberíamos decir no existe, solo deberíamos decir existe, cuando haya pruebas irrefutables de su existencia y no me refiero a conjeturas o cálculos matemáticos y menos cuando ellos no brindan conceptos integradores, a no ser que apliquemos en la ciencia el concepto de FE y comenzar a hablar distinto y decir: tengo FE en la existencia del bosón de Higgs.
    Prefiero decir tengo FE en Dios.
    La PRÁCTICA mostrará muchas más variables de las que esperaban y al principio quedarán más confundidos, tardarán años en sacar conclusiones que les permitan acercarse un poco más a la verdad.

  15. El pasado solo existe gracias a la memoria qu junto a la percepcion forma la denominada conciencia, por otro lado el futurotodavía no lo podemos conocer lo único que existe no es ni siquiera el presente SOLO ESXISTE EL TRANSCURRIR. es algo ciertamente complejo

  16. Bueno, yo trabajo en el mundo de la salud humana, en el cual se resumen la fìsica, la quìmica, la biologìa y otras disciplinas menos «duras» si uds.me per-miten pero, no dejo de sorprenderme todos los dìas, y no puedo salir de mi estupefacciòn-conocimientos cientìficos de lado- cada vez que reflexiono so-bre la asombrosa perfecciòn de la ingenierìa que ha creado a los seres vivos, incluìdo el homo sapiens.
    Saludo con respeto a los señores matemàticos, a los fìsicos, a los quìmicos y a los biòlogos que tanto nos han enseñado a lo largo de estos ùltimos siglos. no obstante me inclino con absoluto respeto ante el principio y el fin de todo: DIOS. Tal vez, y estoy seguro que es asì, no hice un aporte importante en este interesante foro donde es evidente, y es bueno que asì sea, que campean las ciencias duras y especulativas.Es lo que nos empuja hacia ade- lante y, ojalà que el Bosòn de Higgs sea una realidad demostrable. Saludos a todos.

  17. KiKE en Feb 9th, 2010 : Bravo, pibe. Vos sí que tenés la justa, no como esta banda de mono-sabios que solamente dicen palabras difíciles y políticamente correctas para pasarla de cancheros y levantarse minas. Que vayan a estudiar, agarrar los libros, que no muerden y pelarse el culo en la biblioteca. Recién ahora cazo la onda de este sitio, si no te hubiera dado la justa hace mucho tiempo, pero aguantá, varón, que estás en lo cierto.- Zoabras. Euskal du Nak

  18. Concuerdo plenamente con Orlando; yo también trabajo en el tema de la salud humana.
    Desde que el hombre comenzó a sondear el átomo y a tratar de dividirlo, se han descubierto unas 300 partículas, la mayor parte de las cuales son hadrones; y cada vez que el sondeo de la materia avanza un paso, la llamada ?partícula elemental? parece estar compuesta de algo más sencillo. (Ahora se está hablando de ?Bosón de Higgs? denominado también «la partícula de Dios» ¿Se terminará alguna vez la búsqueda? Quizás nunca quede completamente satisfecha nuestra curiosidad. Para algunos la expectativa parece más tentadora que desanimadora. Se sienten como Pablo, el apóstol cristiano, quien dijo: ?¡Oh la profundidad de las riquezas y de la sabiduría y del conocimiento de Dios! ¡Cuán inescrutables son sus juicios e ininvestigables sus caminos!??Rom. 11:33.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *