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El Bosón de Higgs

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Dr. Francisco PeñaEl Bosón de Higgs

por el Dr. Francisco Peña

El Bosón de Higgs es una partícula fundamental predicha en el marco del Modelo Standard de la Física de Partículas y su rol principal yace en el así llamado mecanismo de quiebre espontánea de simetría, mecanismo por el cual algunas partículas elementales adquieren masa. La existencia o nó de este bosón es uno de los objetivos de búsqueda del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas de mayor energía construido hasta ahora que funciona en el Centro de Estudio para la Investigación en Física Nuclear (CERN) en Ginebra, Suiza.

Las partículas de Higgs son los cuantos fundamentales del campo de Higgs, así como los fotones lo son del campo electromagnético. El campo de Higgs (propuesto por Peter Higgs en 1964) es un continuo que llena todo el espacio y es distinto de cero en todo punto de él, al igual que su estado de menor energía. Las partículas elementales al interactuar con dicho campo se acoplan a él y el tipo de acoplamiento determina la masa que adquieren estas partículas. Cuando el acoplamiento con el campo es fuerte la partícula adquiere mayor masa y cuando la interacción es débil la masa adquirida es menor o nula.

En la naturaleza, las partículas elementales  se dividen en dos tipos: fermiones y bosones. Los fermiones conforman la materia (electrones, protones, neutrones, etc) y tienen spin semi-entero mientras que los bosones, de spin entero, son los mediadores de las interacciones fundamentales (fotón, bosones vectoriales intermediarios, gluón, gravitón). El bosón de Higgs tiene spin cero y no tiene carga de ningún tipo; partículas con estas cualidades son llamadas partículas escalares. La detección del bosón de Higgs es indirecta ya que su vida media es efímera (del orden de los zeptosegundos*), desintegrándose muy rápidamente en otras partículas elementales. Para tener la plena seguridad de que las medidas correspondan a un bosón de Higgs, y no a otra partícula, será necesario estudiar en detalle las propiedades de la  partícula encontrada con más datos experimentales. Resultados preliminares, entregados en diciembre de 2011, determinan para el bosón de Higgs una masa comprendida entre los 124 y 126 GeV.

En la semana del 4 de julio de 2012 y en medio de la algarabía de la comunidad científica, se dieron a conocer resultados (con una confiabilidad de un 95%) del hallazgo de una partícula, con una masa de 125 Gev, con muy buenas señales que indicarían la presencia del bosón de Higgs. No obstante, el estudio de las propiedades de esta nueva partícula requiere de más tiempo, por lo que se debe tener cautela y esperar el análisis de más datos en las colisiones de protones para así confirmar la naturaleza de la partícula encontrada. De cualquier forma, aún cuando esta no sea la partícula de Higgs, se abre un camino a nuevos desafíos, como por ejemplo, explicar por que las partículas elementales tienen diferentes masas y cuál es la conexión que pueda haber con la así llamada materia oscura de gran interés en Cosmología.

(*) 1 milésima de segundo corresponde a 1x10-3 segundo = 0,001 segundo. Un zeptosegundo se escribe 1x10-21 = 0,000000000000000000001 segundo.


Peter Higgs - Imágen de Wikipedia

Dr. Peter Higgs

(Imágen de Wikipedia)

Circunferencia indicando el perímetro del LHC

ATLAS Experiment © 2012 CERN