La puerta a la nueva física

"Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica: la voluntad. "(Albert Einstein)

Hace ya unos meses cuando saltó a las pantallas y a los medios de comunicación, la noticia del descubrimiento del Bosón (1) de Higgs, pero para ello, se ha invertido mucho dinero y empeño, aunque ha valido la pena; no obstante, para poder comprender el Bosón de Higgs, tenemos que preguntarnos cómo la humanidad ha llegado hasta aquí, hasta la denominada, Partícula de Dios. 

Figura 1: Campo de Higgs, donde se 
encuentran los bosones de Higgs.

El científico Albert Einstein nos dejó en herencia un trabajo, que nos ayuda a entender este mundo que abarca el Bosón de Higgs, la fórmula E=m·C² (energía es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado), es decir, la equivalencia entre la masa y la energía, que son convertibles entre sí. Esta fórmula origina la primera pregunta: ¿por qué algunos cuerpos subatómicos son más masivos y menos energéticos que otros, teniendo los segundos una energía mayor y menor masa? La respuesta se encuentra en el Campo de Higgs, que es el causante de que unas partículas tengan más masa que otras. Los campos están creados por las partículas que le otorgan sus propiedades, el nombre de estas según el tipo de partículas que son, es el Bosón de Higgs (como se puede observar en la Figura 1, permitiendo hacernos una idea de como es, además está relacionada con el vídeo). En resumen, el campo de Higgs es el que dota de masa a las partículas subatómicas. Teniendo esto, se resuelve la primera pregunta, pasando a la siguiente que se puede formular, ¿cómo lo hace? Pues bien, para explicarlo, nos vamos a valer de cuatro tipos de partículas subatómicas como ejemplos:

• El electrón:

Es una partícula esencialmente de energía. El electrón que apenas tiene masa, consigue deslizarse sin ninguna dificultad por el Campo de Higgs, interaccionando muy poco con él.

• El muon:

Es una partícula con algo más de masa que el electrón y menos energía. En el caso del muon, va un poco más lento, porque le cuesta más pasar desapercibido entre los bosones de Higgs, interaccionando más  con el Campo de Higgs que el electrón. 

• La partícula W:

Le cuesta más abrirse paso por los bosones de Higgs, el esfuerzo que tiene que hacer para poder pasar, hace que sea más masiva y que tenga menor energía. La partícula W interacciona más con el Campo de Higgs que las anteriores, por lo que pierde energía cinética para ser más masiva.

• El quark (2) top:

Está formado casi completamente por masa y muy poca energía, debido a que le es muy difícil pasar entre los bosones de Higgs, perdiendo su energía cinética para aumentar su masa. Es la partícula subatómica que más interacciona con el Campo de Higgs.

Estos ejemplos, muestran que la masa depende la fricción con el Campo de Higgs, es decir, cuanto mayor roce, mayor masa. También afecta a la energía de las partículas subatómicas.

Figura 2: Bosón de Higgs, que se da
en la colisión de los haces de protones.

Figura 3: LHC, formado por tubos, planchas,
cables, imanes muy potentes...

Una vez comprendido estos ejemplos, se puede comenzar a conocer el Vosón de Higgs, para ello, tenemos que ir a su descubrimiento, ya que en un principio, el Bosón de Higgs era una partícula teórica, derivada del Modelo Estándar de la física de partículas (3), que era y es necesaria para que las matemáticas que explican el mundo subatómico funcionen, de ahí, el postulado que dio el físico inglés Peter Higgs en 1964, en el que hablaba de la existencia de un campo de energía que abarcaba todo el universo. El 4 de julio del 2012, el CERN (4) dio a conocer al mundo el descubrimiento de una nueva partícula subatómica, que confrima con un 99% la existencia del Bosón de Higgs. Este hallazgo se llevó a cabo en el LHC (5) (como se puede admirar el interior del acelerador, el LHC, en la Figura 3.), en los experimentos y detectores ATLAS (7) y CMS (7), ahora bien, el experimento consistió en colisionar frontalmente dos haces(8) de protones al 99,99% de la velocidad de la luz, en direcciones opuestas (como se puede observar en la Figura 2), para que los detectores ATLAS Y CMS pudieran encontrar en una fracción de segundo el Bosón de Higgs, en ese instante en el que ha sido descubierto, se convierte en otras partículas ya conocidas, además de estos datos, se ha localizado en 125,3 GeV (9), ya que se le cercó entre los 125 y 126 GeV hasta dar con él, es el bosón más pesado hasta el momento. Sin embargo, no estamos ante el Bosón de Higgs al 100%, sino al 99%, porque los científicos no consideran que un hallazgo es un descubrimiento hasta que no posea 5 sigmas (10). En definitiva, el experimento ha permitido conocer las características de la nueva partícula subatómica, que es casi seguro, el Bosón de Higgs, pero hasta diciembre del 2012, no se puede afirmar rotundamente que sea el Bosón de Higgs.

El Bosón de Higgs es la última pieza en el Modelo Estándar, la Partícula de Dios, porque sin ella no se podría concebir el universo, pero el modelo sólo explica el 4% de la materia en el universo, dejando de lado el 86% restante. Los científicos piensan que el Bosón de Higgs puede ser la puerta hacia una nueva etapa de la física, la nueva física, en la que el ser humano podrá dar respuesta a otros interrogantes que se plantea, pero sobre todo, se acentúa el no parar del hombre  hasta conocer todo lo que le rodea, su fuerza de voluntad es inmensa, tanto, que ha durado todos estos siglos de historia, mas no sabemos lo que nos deparará el futuro.

Figura 4: Explicación del Bosón de Higgs, más estructura y funcionamiento del LHC. Se trata de un vídeo que nos da una idea general del tema, ligado a una serie de curiosidades de la actualidad, por lo que he creído conveniente utilizarlo, para conocer mejor al Bosón de Higgs.

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(1) Bosón: es un tipo básico de partícula elemental subatómica, que porta las fuerzas o interacciones.
(2) Quark: tipo de partículas elementales, que ponen otros partículas subatómicas. Hay seis tipos de quarks: quark up (arriba), quark down (abajo), quark charm (encanto), quark strange (extraño), quark top (cima) y quark bottom (fondo).
(3) Modelo Estándar de la física de partículas: teoría compleja que identifica las partículas elementales y sus interacciones.
(4) CERN: son las siglas en francés de Conseil Européen pour la Recherche Nucleáire (Laboratorio Europeo de Física de Partículas).
(5) LHC: son las siglas en inglés de Large Hadron Collider (El Gran Acelerador de Hadrones(6)). Es e mayor acelerador de partículas jamás construido. Es un túnel de más de 27 km de circunferencia, en el que se llevan a cabo 5 experimentos.
(6) Hadrón: tipo de partícula subatómica, compuesta por quarks y caracterizado por interacción fuerte.
(7) ATLAS y CMS: son dos experimentos y detectores dedicados a la búsqueda del Bosón de Higgs, que se llevan a cabo en el LHC.
(8) Haz: conjunto de partículas o rayos luminosos de un mismo origen, que se propagan sin dispersión.
(9) GeV: Gigaelectronvoltios, es una unidad de energía.
(10) Sigma: indica la separación de un resultado con lo que se esperaba por variación a las estadísticas.

Bibliografía:

http://science.portalhispanos.com/wordpress/fisica/cern-lhc-y-sus-detectores-atlas-cms-alicelhcf-y-totem/
http://www.lavozdegalicia.es/noticia/sociedad/2012/07/04/boson-higgs-importante/00031341426666098788016949655.htm
http://www.lavanguardia.com/ciencia/20120715/54325312485/deberia-importarnos-descubrimiento-boson-higgs.html
http://www.abc.es/20120704/ciencia/abci-conferencia-cern-boson-higgs-201207040908.html
http://www.europapress.es/cencia/noticia-aspirante-boson-higgs-parece-encajar-modelos-estandar-20121116111837775.html
http://www.publico.es/ciencias/439188/el-boson-de-higgs-la-particula-de-dios-en-9-claves
http://www.youtube.com/watch?v=-BAs01xW56A&feature=related
http://www.if.ufrgs.br/~moreira/modeloestandar.pdf
http://www.rae.es/rae.html