¿QUIEN TEME AL BOSÓN DE HIGGS?

Representación gráfica de una exitosa colisión de partículas a muy alta energía del LHC. / AFP
 
La mayoría de los físicos cree, con bastante fundamento, que nuestro universo se originó hace aproximadamente 13.700 millones de años en un evento que se ha venido a denominar Big Bang, una situación de inimaginables condiciones físicas. A partir de aquel instante, se liberaron ingentes cantidades de energía y los mismísimos espacio y tiempo nacieron, tal como los conocemos, formando un entramado único e inseparable que llamamos espacio-tiempo.

Entonces, el Universo comenzó a expandirse y a enfriarse rápidamente desde una temperatura descomunal, del orden de los cientos de millones de cuatrillones de grados. En esos primerísimos instantes de expansión, ni siquiera existía la materia que conocemos, incluso a su nivel más elemental (protones, electrones, neutrones...). Lo que impregnaba el espacio-tiempo era pura energía.

Ahora bien, Albert Einstein nos enseñó hace ya más de cien años que la masa y la energía son dos aspectos de una sola realidad. Así pues, a medida que el Universo fue aumentando de tamaño y, consecuentemente, reduciendo su temperatura, la energía se fue transformando en masa; dicho de otra forma, en partículas de materia como las que conocemos. Pero ¿qué mecanismo físico fue el responsable de esta transformación?

¿Cómo pudo la energía tomar la apariencia de masa?


El modelo estándar
La respuesta a las cuestiones anteriores la proporcionaron varios científicos de forma simultánea en 1964.

Por aquel entonces, la revista 'Physics Letters' había rechazado un artículo enviado por un tal Peter Higgs, quien terminó por someterlo a una nueva revisión en la prestigiosa 'Physical Review Letters' ('PRL'), donde fue aceptado. En el número 13 de 'PRL' aparecieron publicados el texto de Higgs y otro par de artículos, firmados por F. Englert y R. Brout, el primero, y por G.S. Guralnik, C.R. Hagen y T.W.B. Kibble, el segundo, con ideas similares. Aunque no hay un acuerdo general, suele pensarse que fueron Gerard't Hooft y Matinus Veltman los primeros que, en 1972, utilizaron el término 'mecanismo de Higgs- Kibble' para referirse al punto central tratado en esos tres trabajos. Hoy en día, suele conocerse más comúnmente como 'mecanismo de Higgs', a secas.

Pero ¿qué es el mecanismo de Higgs? Antes de responder la pregunta, conviene conocer algunas cosas que, sin duda, ayudarán a entender la respuesta. Los físicos de partículas, que pretenden entender el mundo que nos rodea analizando la estructura más íntima y fundamental de la materia, utilizan para ello unas superestructuras denominadas aceleradores. En esas instalaciones, aceleran hasta velocidades increíbles -muy cercanas a la de la luz en el vacío, el límite universal de velocidad- partículas como los protones, obligándolas a colisionar violentamente.

Lo que ocurre a continuación es que, a consecuencia de esos choques, se generan, normalmente, partículas nuevas, aún más elementales que las originales. Todas las partículas elementales conocidas se clasifican en una estructura lógica desarrollada a principios de los años 70 denominada modelo estándar de la física de partículas, un entramado teórico-experimental que intenta describir las fuerzas o interacciones entre los componentes mínimos de la materia conocida. No todas, pues hay una excepción, la fuerza gravitatoria, ya que el modelo estándar únicamente incluye las otras tres interacciones fundamentales conocidas: la nuclear fuerte, la nuclear débil y la electromagnética.


El origen de la masa
El modelo estándar ha tenido y tiene un éxito enorme, pues se han podido verificar experimentalmente y con gran precisión muchas de sus predicciones, aunque eso no signifique que no presente también dificultades aún no solucionadas. Una de ellas es la que nos preocupa aquí y ahora: el bosón de Higgs, la única partícula que forma parte del puzle del modelo estándar que aún no se ha hallado en los aceleradores.

Fue a través del mecanismo de Higgs como todas las demás partículas -quarks, leptones...- dejaron de tener solamente energía tras el Big Bang y adquirieron lo que llamamos masa. Se cree que todo el Universo está impregnado de un campo de Higgs primordial, rebosante de bosones de Higgs que interaccionan en mayor o menor medida con el resto de las partículas del modelo estándar. Según sea más grande o más pequeña la intensidad de esa interacción, dichas partículas adquieren una masa mayor o menor.

Los divulgadores suelen crear imágenes para intentar describir de una forma visual el papel del campo y el bosón de Higgs. Así, en un símil acuático, el agua de un río o mar representaría el campo de Higgs, las moléculas de agua serían los bosones de Higgs, los animales como cachalotes o ballenas serían partículas pesadas, pues interaccionarían enormemente con el agua y se desplazarían a velocidades relativamente lentas, mientras que peces como las barracudas y otros mucho más pequeños e hidrodinámicos jugarían el papel de las partículas más rápidas y menos masivas.


Una vida muy corta
Otra cuestión pendiente tiene que ver con el descubrimiento del bosón de Higgs. Si hasta ahora no se ha encontrado, a pesar de haber sido propuesto hace casi 50 años, es porque el modelo estándar no permite predecir su masa y los aceleradores de partículas disponibles hasta ahora no generaban la suficiente energía.

De hecho, cuanto más masiva sea la partícula buscada, tanto mayor

debe ser la energía de los haces que chocan en el interior del acelerador. Se piensa que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), situado en Ginebra, descubrirá el bosón de Higgs. Y quizá muy pronto, pues los experimentos más recientes parecen indicar de forma muy esperanzadora que la noticia podría confirmarse en semanas o meses.

La mayor dificultad para detectar un bosón de Higgs tiene que ver con el lapso de tiempo tan increíblemente breve que sobrevive -cuatrillonésimas de segundo- antes de desintegrarse en otras partículas. Sin embargo, el modelo estándar permitiría identificarlo a partir de los 'productos de desecho' generados: podrían ser pares de fo- tones, pares de bosones W o también Z que consecutivamente decaen en leptones u otros. Eso sí, la producción de bosones de Higgs siempre es tan rara que han de provocar- se muchos miles de colisiones para que tan solo en unas pocas seamos capaces de encontrar lo que estamos buscando.

Al final del proceso, se procede al tratamiento de los da- tos experimentales recolectados. En física de partículas, suele admitirse como verificado un descubrimiento con una cierta fiabilidad estadística bastante exigente, normalmente una posibilidad entre un millón de que el resultado se deba al azar. Técnicamente, el parámetro que mide esta fiabilidad se denomina desviación estándar.

Obviamente, a medida que se incrementa el número de mediciones en un experimento, la confianza estadística del resultado también aumenta. Y ésta es la razón por la que aún no se puede, en caso de que se encontrase definitivamente, confirmar la existencia del bosón de Higgs: simplemente, no se dispone del número mínimo de eventos como para afirmar que la estadística resulta fiable, más allá de toda duda razonable.


Fuente: http://sector8zonaovni.comli.com/index.php?option=com_content&view=article&id=3071:iquien-teme-al-boson-de-higgs&catid=2:noticias-cien-y-tec&Itemid=3