domingo, 19 de febrero de 2012

¿Qué es el Bosón de Higgs o la partícula de Dios?

Advierto que este post requiere de ciertos conocimientos físicos para su correcta comprensión.
Esta pregunta tiene mucha miga por detrás, hablar de esta partícula no es igual que hablar de un electrón, el bosón de Higgs es una partícula teórica es decir, aún no se ha demostrado su existencia (al igual que tampoco se ha demostrado que no existe) y antes de hablar de ella tendré que mencionar medianamente de cerca algunos conceptos como son:
  • Partículas (propiamente) elementales:
    En lenguaje de andar por casa, son las partículas más pequeñas que existen (o se cree que existen). En lenguaje algo más físico sería decir que son los constituyentes fundamentales de la materia, es decir que no están constituidas por partículas más pequeñas y por ello no tienen estructura interna.
    Como se ve en la tabla siguiente, existen dos grandes tipos de partículas elementales:
    1. Fermiones: A su vez están divididos en:
      • Quarks: que abarca a up (u), charm (c), top (t), down(d), strange (s), bottom(b).
      • Leptones: que abarca a electrón neutrino (Ve), muon neutrino(Vµ), tau neutrino (Vτ), electron (e), muon (µ), tau (τ).
    2. Bosones: esta clasificación abarca: fotón (Y), gluon (g), fuerza debil (Z) y (W)
    3. Una clasificación aparte vendría dada por el boson de Higgs (H) que aún no se ha descubierto.
  • Bosónes: se caracterizan por tener un número de spin (frecuencia angular) entero, por presentar el condensado de Bose-Einstein (una cantidad macroscópica de las partículas del material pasan al nivel de mínima energía) y  porque su función de onda cuántica es simétrica respecto a su intercambio de partículas. A grandes rasgos, si el número de spin es entero es bosón y si no lo es, es fermión. 

Sabiendo todo esto y mezclandolo en una turmix tendríamos la esencia del bosón de Higgs, que es al que va dedicado este artículo. Esta partícula es hipotética pues no ha podido demostrarse su existencia de forma experimental y se presupone su existencia siguiendo el modelo estandar (que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas entre partículas elementales que componen toda la materia) de la física de partículas.
Esta partícula recibe su nombre de Peter Higgs (1929 - ...), físico inglés.
 La existencia demostrada de esta partícula causaria un gran impacto en la física actual y explicaría el origen de la masa de otras partículas elementales (como la carencia de masa de los Y o la elevada idem de W o Z). Se la denomina también, la partícula de Dios a raiz del título de un artículo del científico (y premio Nobel de Física '88) Leon Lederman.

Aún, ya digo, no se tienen los datos empíricos suficientes para decidir la existencia de esta partícula, pese a que se trate de la única partícula elemental no observada experimentalmente, aunque gracias al LHC (gran colisionador de hadrones) se ha logrado delimitar la región del espacio donde se hallaría y su masa hipotética, esto se consiguió gracias a través de varios meses experimentando en el CERN.
El LHC de Suiza es la herramienta empleada para intentar hallar el bosón de Higgs.

Estos experimentos consistian en que cuando dos protones, (acelerados a una velocidad 0,1 menor que la de  la luz) chocan frontalmente dentro del acelerador producen, al desintegrarse, una cascada de fenómenos (o eventos) durante los que se crean y se desintegran infinidad de partículas de vida muy corta. Se realizaron billones de colisiones en estos meses y solo en una ínfima cantidad (se pueden contar con los dedos de las manos) de estas colisiones se produjo un pico, es decir un superavit de estos fenómenos (o eventos) y además en un rango de energía bien diferenciado (alrededor de los 125 gigaelectronvoltios o GeV).
Todos estos excesos de eventos es lo que los físicos creen que es la huella del tan codiciado bosón de Higgs.

Simulación de las colisiones de partículas en el LHC.
La masa del bosón de Higgs se expresa en función de λ, y puesto que este dato es desconocido, esta fórmula unicamente tiene aplicaciones teóricas:
Si se descubre esta partícula, significará que la teoría actual que explica el Universo, aunque incompleta, es probablemente correcta.

La información de este post ha sido obtenida de varios sitios, que son éste, éste (muy interesante por cierto) y éste. Y las fotos vienen de aquí, aquí, aquí y aquí.

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