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Artículo publicado por Sarah Charley el 15 de septiembre de 2015 en Symmetry Magazine

El Higgs no encaja bien con el resto de partículas del Modelo Estándar de la física de partículas.

Si fueses Luke Skywalker en Star Wars, y transportases a un diminuto maestro Jedi a tu espalda a través de la jungla de Dagobah durante el tiempo suficiente, finalmente podrías elevar tu X-wing sumergido en el pantano simplemente usando la Fuerza.

Pero si fueses un bosón del Modelo Estándar de la física de partículas, podrías saltarte el entrenamiento, tú serías la Fuerza.

Campo de fuerza del Higgs

El Higgs en el modelo estándar Crédito: Sandbox Studio

Los bosones son las partículas que transportan la cuatro fuerzas fundamentales. Estas fuerzas empujan y tiran de lo que, de otro modo, habría sido una caótica sopa de partículas dentro del maravilloso mosaico de estrellas y galaxias que que impregnan el universo visible.

Las fuerzas fundamentales mantienen una gran estabilidad en los protones (la fuerza nuclear fuerte los mantiene unidos), hace que las brújulas indiquen el norte (la fuerza electromagnética atrae la aguja), hace que las manzanas caigan de los árboles (la gravedad atrae a la fruta hacia el suelo), y hacen que el Sol siga brillante (la fuerza nuclear débil permite que tenga lugar la fusión nuclear).

En 2012, el bosón de Higgs se convirtió oficialmente en miembro de esta familia de bosones fundamentales.

Se llama bosón al Higgs debido a una propiedad mecánico cuántica conocida como espín, que representa el momento angular intrínseco de una partículas, y caracteriza cómo se relaciona una partícula con sus amigas del Modelo Estándar.

Los bosones tienen un espín entero (0, 1, 2) que hace que sean unos sobones; no necesitan espacio personal. Los fermiones, por otra parte, tienen un espín no entero (1/2, 3/2, etc.), que hace que estén más aislados; prefieren mantener la distancia respecto al resto de partículas.

El Higgs tiene un espín de 0, haciéndolo oficialmente un bosón.

“Cada bosón está asociado con una de las cuatro fuerzas fundamentales”, dice Kyle Cranmer, profesor asociado de física en la Universidad de Nueva York. “Por lo que si descubrimos un nuevo bosón, parecería natural que encontrásemos una nueva fuerza”.

Los científicos creen que existe una fuerza de Higgs. Pero es la relación del bosón de Higgs con tal fuerza lo que hace del bosón la oveja negra del Modelo Estándar. Ésta es la razón por la que cuando se añadió al Higgs al Modelo Estándar de la física de partículas, a menudo se le dibujaba aparte del resto de la familia de bosones.

Para qué sirve el Higgs

El bosón de Higgs es una excitación del campo de Higgs, el cual interactúa con algunas de las partículas fundamentales para darles masa.

“La forma en que el campo de Higgs da masa a las partículas es, por sí misma, una característica única, que es diferente de todo el resto de campos conocidos en el universo”, dice Matt Strassler, físico teórico de la Universidad de Harvard. “Cuando el campo de Higgs se activa, cambia el entorno de todas las partículas; cambia la naturaleza del propio espacio vacío. La forma en que las partículas interactúan con este campo se basa en sus propiedades intrínsecas”.

Existen tres restricciones inherentes para que un campo genere una fuerza: el campo debe ser capaz de activarse y desactivarse. Debe tener una dirección preferente. Y debe ser capaz de atraer o repeler.

Normalmente el campo de Higgs no cumple los primeros dos requisitos, siempre está activo, y no tiene una dirección preferente. Pero en la presencia de un bosón de Higgs, el campo se ve distorsionado permitiendo, teóricamente, que genere una fuerza.

“Creemos que dos partículas pueden empujarse usando el campo de Higgs”, señala Strassler. “Las mismas ecuaciones que usamos para predecir que debería existir la partícula de Higgs, y cómo debería desintegrarse en otras partículas, también predice que esta fuerza debería existir”.

Aún es un misterio qué papel desempeñaría tal fuerza en nuestra comprensión del universo.

“Sabemos que el campo de Higgs es esencial para la formación de materia estable”, comenta Strassler. “Pero la fuerza de Higgs, hasta donde sabemos, no”,

La fuerza de Higgs podría ser importante de algún otro modo, señala Strassler. Podría estar relacionada con cuánta materia oscura existe en el universo, o con el enorme desequilibrio entre materia y antimateria. “Es demasiado pronto como para darla por perdida”, comenta.

Durante esta este periodo de funcionamiento del Gran Colisionador de Hadrones, los físicos esperan producir aproximadamente 10 veces más bosones de Higgs que durante el periodo anterior. Este les permitirá examinar las propiedades de esta peculiar partícula con mayor profundidad.

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