Bosón de Higgs

Todos hemos oído hablar del experimento físico más ambicioso hasta el momento, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), pero ¿para qué sirve realmente? Bueno, la respuesta es compleja, pero vamos a intentar dar una visión simple de su función.
Empecemos situándolo. El LHC es un acelerador y colisio-nador de partículas de 27 km de circunferencia perteneciente al CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) y ubicado en la frontera entre Francia y Suiza.
Su propósito principal es el de validar el modelo estándar de física de partículas (planteado entre 1970 y 1973). Esta es una teoría que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas (interacción nuclear fuerte, interacción nuclear débil, interacción electromagnética e interacción gravitatoria) y entre las partículas elementales que componen toda la materia y, por tanto, recrear las condiciones del origen del universo después del Big Bang.
Entrando en materia (nunca mejor dicho) la teoría estándar considerada actualmente tiene muchas preguntas a las cuále, no se sabe dar respuesta, como la existencia de antimateria, la gravedad cuántica o el estudio de las constantes físicas básicas. La solución a todos estos interrogantes se está buscando en otras teorías como, la popularmente conocida teoría de cuerdas (si no te suena deberías ver The Big Bang Theory, serie recomendable).
Aun cuando no es un modelo completo, y a pesar de ser una teoría muy compleja, se considera lo suficientemente buena para aceptarla como teoría parcial válida. A través de una serie de ecuaciones matemáticas explica los tipos de partículas, si existen o no, cuáles son sus características y como se comportan, además de las interacciones entre ellas y demás fisiqueces. El problema recae en una parte muy importante: no es capaz de explicar la diferencia entre una partícula con masa y una partícula que carezca de ella.
La pregunta que se te puede plantear es, ¿cómo piensa el LHC validar este modelo? Según la forma más sencilla del mo-delo estándar, era necesario considerar que todas las partículas carecían de masa y, más locura aun, que se movían siempre todas a la velocidad de la luz.
Obviamente esto carece de todo tipo de lógica, pues hay partículas que tienen masa y que se mueven a velocidades menores que la de la luz, de hecho, lo más común es el caso contrario. Hay algunas pocas partículas que carecen de masa, y son precisamente estas pequeñas las que se mueven a la velocidad de la luz. He aquí el gran interrogante, el precursor: es necesario un mecanismo con el que poder dilucidar la existencia o no de la masa.
Allá por los años 60-70 se juntaron unos locos de pelo blanco para tratar tal másico tema. Entre ellos un tal Peter Ware Higgs, que no era ni el más listo, ni el más aplicado, pero si el más espabilado, pues es él quien da nombre al núcleo central de la demostración de la teoría estándar: el bosón de Higgs.
Sin entrar en modelos matemáticos ni explicaciones complicadas la idea es la siguiente: al igual que existen campos como el magnético o el eléctrico, consideremos en un ejercicio de reflexión y aceptación la existencia de un nuevo campo, el campo de Higgs. Este rellena y cubre cada espacio de nuestro entrañable universo, lo llena todo. Ya no se consideraría el vacío absoluto, pues este campo hipotético está en todas partes.
¿Qué es el campo de Higgs?
La respuesta no es fácil. Sin ir más lejos, William Waldegrave, Ministro de Ciencia del Reino Unido allá por 1993, lanzó un desafío a los físicos de su país en el que les retaba a explicar el bosón de Higgs en un solo folio con un suculento premio de una botella de champán para el ganador, el cual resultó ser David J. Miller. Ahora intentaremos ser nosotros merecedores de esa botella. Vamos a ello:
De acuerdo con la dualidad onda-corpúsculo de la mecánica cuántica, toda onda es partícula y toda partícula es onda. Es decir, cuando una onda se propaga, hay una partícula que re-presenta la ondulación en dicho campo. De igual manera que para el campo electromagnético, es el fotón el que representa la ondulación.
Por tanto, el campo de Higgs debería tener una partícula asociada, que en este caso se llama bosón de Higgs. Según la teoría de Higgs, esta partícula se movería a la máxima velocidad posible, la velocidad de la luz, y sería una partícula sin masa, una partícula que no interaccionaría con el campo que lleva su nombre. Podríamos decir que no tendrían “resistencia” al campo y por lo tanto no tendrían masa, al contrario de lo que ocurriría con las demás partículas conocidas que al tener la interacción con ese campo, no podrían viajar a la velocidad de la luz y por consiguiente tendrían poca masa.
Resumiendo, la “masa” de todas las partículas conocidas es el nombre que damos a la intensidad de su interacción con el campo de Higgs, cuanto más interaccione, mayor masa tendrá y menor será su velocidad.
Te estarás preguntando cómo demuestro que el campo de Higgs es real.
Para encontrar evidencia de éste se harán chocar unas partículas pesadas en el interior del LHC (quark top con uno antitop), y buscarán entre los “fragmentos” que surjan algo que se asemeje a lo que teóricamente se espera en su comportamiento, dado por las ecuaciones de Higgs.
Por lo que sí se demuestra la existencia del bosón de Higgs, se determinaría que el campo de Higgs es real. Con esta conclusión se explicaría la existencia y comportamiento de la masa, y daría a la teoría estándar de la física de las partículas un fuerte empujón, adquiriendo mayor peso e importancia dentro de esta rama de la ciencia.
Cabe destacar que en algunos artículos, películas y dentro del populacho fantasioso, las partículas de Higgs son denominadas también “partículas de Dios” o ”partículas divinas” y son caracterizadas con propiedades fantasiosas, “polvos mágicos de hadas”, eterna juventud, etc. Obviamente son sólo carac-terísticas fantasiosas, ya que en la actualidad sólo se desconoce el valor exacto de su masa en el caso de que se confirme su existencia.

Artículo escrito por: Óscar Barba & Javier Ganso

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