jueves, 7 de enero de 2016

El Bosón de Higgs

Una explicación que les debíamos...


Como el fin de este blog es tratar de explicar (pidiéndoles de antemano disculpas a los astrónomos y físicos por los conceptos que utilizamos) las cosas lo mas simples posible, para que cualquiera pueda entender las noticias que se dan y también para que capten la magnitud de ciertos anuncios en la ciencia.
El descubrimiento del bosón de Higgs es uno de esos hitos científicos que todos (los que tengan ganas) deberíamos entender.

Antes que nada quiero dejar en claro que todo lo que voy a explicarles lo van a encontrar explicado de mil maneras diferentes, con distintas alegorías, con muchas mas especificaciones técnicas, etc; es un tema complejo que trataremos de hacerlo sencillo.

Todo este asunto surge de una simple pregunta: ¿Por qué las cosas tienen masa?

Toda la materia está formada por átomos.


A su vez los átomos, como muestra la imagen, están formados por partículas mas pequeñas: electrones, protones y neutrones; y éstos en otras mas pequeñas aún (quarks, bosones, etc).
Sabemos que las cosas se unen por 4 tipo de fuerzas fundamentales: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. En base a esto y después de muchas investigaciones los científicos descubrieron que a altas energías los bosones W y Z (responsables de la interacción débil) se comportaban igual que el fotón (responsable del electromagnetismo)  que tiene masa cero; pero a bajas energías el fotón seguía con su masa cero y los bosones adquirían una masa enorme.
Es aquí donde surge el interrogante, ¿por qué un electrón tiene una masa pequeña y un quark, que es casi del mismo tamaño, tiene mucha masa?

Entonces sabemos de qué están hechas las cosas y cómo se mantienen unidas pero nos falta saber por qué algunas pesan mas que otras. 

Eso pensó Peter Higgs en 1964 junto a François Englert y Robert Brout, y como buen físico teórico se puso a dilucidar una posible solución: un campo (campo de Higgs), donde se encuentran las partículas, que se encarga de darles masa según cómo interactúen con él. Luego, claro, lo pasó a una fórmula y le tiró la pelota a los físicos experimentales para que lo demuestren o lo desestimen. 

La cosa es que las fórmulas se establecieron y todo funciona considerando al boson de Higgs como el regulador de todo este sistema de partículas subatómicas que los científicos llaman modelo estándar de la física. Pero el bosón no aparecía por ningún lado.

Bueno, pero el que lea esto me dirá: bien, y el bosón de Higgs qué es, master?
Simple, ¿se acuerdan del campo que propuso Higgs? Bien, las partículas interaccionan al pasar por él y según cómo lo hagan adquirirán una resistencia de ese campo, esa resistencia al paso de las partículas es lo que le da masa a la mismas. Las que interaccionan mucho tienen mucha masa; las que interaccionan poco, poca y las que no interaccionan pasan sin que se noten y no adquieren masa.
Perfecto, pero ¿de qué está hecho este "campo" por el que pasan las partículas y adquieren masa?
De bosones de Higgs...

Leyendo las cientos de alegorías que hay para explicar esto me quedo con una bastante simple. Imaginemos una playa con un vendedor de helados avanzando con su carrito, a pocos metros de él un vendedor de choclos. Imaginemos que la playa está llena de niños. Bien, estos se arremolinarán en torno al heladero y harán que avance muy lentamente. En cambio ignorarán al vendedor de choclos. Estos niños serían bosones de Higgs, en el campo de Higgs (la playa) interactuando con las partículas dándoles masa a una (heladero) y nada a la otra (vendedor de choclos que no interactúa con ellos).



La cosa es que estos bosones son muy difíciles de detectar porque son muy inestables, es decir, aparecen y al instante se desintegran en otro tipo de partículas. Para esto se creo el LHC de Suiza.
El acelerador de Hadrones es una máquina monstruosa en forma de anillo de 27 km de circunferencia que se encuentra en la frontera franco-suiza. Lo que hace esta maquinita es bien simple, proyecta dos haces de protones en direcciones opuestas para hacerlos colisionar a casi la velocidad de la luz. En esta colisión se reproducen en una fracción infinitesimal de segundo condiciones similares a la del Big Bang, generando bosones de Higgs que nacen y se desintegran instantáneamente, pero pueden ser captados por los instrumentos y medidos.


El 4 de Julio de 2012 el CERN anunció la detección de una nueva partícula que se "veía" como el bosón de Higgs pero se necesitaban mas datos para confirmarlo, aunque fue festejado como el día del descubrimiento.


En Marzo de 2013 con muchos mas datos el CERN confirma que la nueva partícula luce cada vez mas como el bosón de Higgs. Se especulaba con la posibilidad de que el bosón descubierto no sea el que se buscaba sino otro mas liviano que respondería a otros modelos teóricos por fuera del modelo estándar. Al 2015 considerando los resultados presentados, las propiedades medidas concuerdan con las predicciones del Modelo Estándar.

El 8 de octubre de 2013 le es concedido a Peter Higgs, junto a François Englert, el Premio Nobel de física "por el descubrimiento teórico de un mecanismo que contribuye a nuestro entendimiento del origen de la masa de las partículas subatómicas, y que, recientemente fue confirmado gracias al descubrimiento de la predicha partícula fundamental, por los experimentos ATLAS y CMS en el Colisionador de Hadrones del CERN".

Ahora saben por qué pesan las cosas.
Espero que les haya sido útil. Hasta la próxima.

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