Bosón de Higgs
La partícula de
Higgs es una partícula elemental (con masa) predicha en el modelo estándar.
Tiene spin S=0, por lo que es un bosón.
El bosón de Higgs
desempeña un papel único en el modelo estándar, y un papel dominante en
explicar los orígenes de la masa de otras partículas elementales,
particularmente la diferencia entre el fotón sin masa y los bosones pesados W y
Z. Las masas de las partículas elementales, y las diferencias entre el
electromagnetismo (causada por el fotón) y la fuerza débil (causada por los
bosones W y Z), son críticas en muchos aspectos de la estructura de la materia
microscópica (y por lo tanto macroscópica).
Hasta el año 2012,
ningún experimento había detectado directamente la existencia del bosón de
Higgs, aunque había una cierta evidencia indirecta de él. Todas las esperanzas
estaban puestas en las investigaciones realizadas mediante el colisionador de
hadrones del CERN. Este centro hizo el histórico anuncio del hallazgo de una
partícula compatible con las propiedades del bosón de Higgs el 4 de julio de
2012, confirmado por los experimentos ATLAS y CMS. Pero aún falta ver si ésta
nueva partícula cumple las características predichas del bosón de Higgs dadas
por el modelo estándar.
El Bosón de Higgs ¿clave en el origen de la materia oscura?
El
Bosón de Higgs pudo tener un papel fundamental en el origen de la materia
oscura. La investigación sugiere que esta partícula tuvo un papel clave en los
inicios del universo, la producción de la diferencia observada entre el número
de partículas de materia y antimateria y la determinación de la densidad de la
misteriosa materia oscura que compone cinco sextas partes del Universo. Pudo
haber una asimetría en el Universo temprano entre el Bosón de Higgs y su
contraparte de antimateria, el anti-Higgs. En este sentido, los científicos han
explicado que, aunque actualmente se cree que el Higgs no tiene una
antipartícula, el modelo estándar sí permite considerar que ha existido en el
universo primitivo.
Así,
la idea de los expertos es que había un desequilibrio entre el número de estas
partículas y el número de Higgs y el de anti-Higgs se podría haber traducido en
una asimetría en la cantidad de materia y antimateria.
PARTÍCULAS QUE FALTAN
Si el
Higgs también interactuó con la materia oscura --por ejemplo, mediante la
generación de partículas de materia oscura cuando se desintegra-- podría
producir un índice de oscuridad en la materia visible, que es justo lo que se
ve en el Universo actual. Una consecuencia de la interacción de Higgs de esta
manera sería una nueva prueba del potencial de la materia oscura, que ha
demostrado, hasta ahora, que es difícilmente observable en directo. Los
expertos esperan ahora a la descomposición del Higgs en el Gran Colisionador de
Hadrones (LHC) que, a su juicio, dirán si esto es cierto.
El Bosón de Higgs imparte masa a otras partículas fundamentales
Científicos del experimento ATLAS en el Gran
Colisionador de Hadrones (LHC), el mayor y más potente
"acelerador de partículas", del mundo, han informado de la primera
evidencia de un proceso que se puede utilizar para probar el mecanismo por el
cual la partícula de Higgs recientemente descubierto imparte masa a otras
partículas fundamentales.
Más
raro aún que la producción del propio Higgs, este proceso --una dispersión de
dos partículas cargadas denominadas 'bosones W apagados entre sí'
- también proporciona una nueva prueba rigurosa del Modelo Estándar de la
física de partículas. Los hallazgos, que hasta ahora están de acuerdo con las
predicciones del modelo estándar
El Modelo Estándar ha sobrevivido
hasta el momento todas las pruebas, pero sabemos que es incompleto porque hay
observaciones de materia oscura, la energía oscura y la asimetría antimateria /
materia en el universo que no puede ser explicado por el modelo estándar. Así
que los físicos siempre están buscando nuevas maneras de probar la teoría, para
encontrar dónde y cómo se puede romper.
Confirman que el Bosón de Higgs se puede descomponer en fermiones, los constituyentes básicos de la materia
Científicos del experimento CMS en el CERN han obtenido nuevos resultados sobre
una de las propiedades más importantes de la partícula de Higgs: han hallado
evidencias de su decaimiento en fermiones, las partículas consideradas
constituyentes básicas de la materia.
Hasta
ahora, que se han logrado mediciones que ofrecen pruebas fehacientes de que
esto es posible y que se produce a un ritmo consistente con la predicha por el
modelo estándar de la física de partículas.
Por
su parte, el portavoz de ATLAS, ha explicado que los científicos se están
"acercando a la análisis total del Higgs", mientras esperan que el
Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de Ginebra vuelva a ponerse en marcha en
2015 y "proporcione nuevos datos".
Explicación desde el Modelo Estándar
¿Salvo la gravedad al Universo de colapsar tras el Big-bang?
Un
equipo de físicos europeos atribuye a la gravedad la razón de por qué el
Universo no se derrumbó inmediatamente después del Big Bang.
Los
estudios de la partícula de Higgs han sugerido que la producción de
partículas de Higgs durante la expansión acelerada del universo muy temprano,
debería haber abocado a la inestabilidad y el colapso.
Los
científicos han estado tratando de averiguar por qué no ocurrió, lo que lleva a
teorías de que debe haber una nueva física que ayude a explicar los orígenes
del Universo y que aún no ha sido descubierta. Sin embargo, se cree que hay una
explicación más simple.
En un
nuevo estudio se describe cómo la curvatura del espacio-tiempo -la gravedad-
proporciona la estabilidad necesaria para que el universo sobreviviera a la
expansión en aquel período temprano. El equipo investigó la interacción entre
las partículas de Higgs y la gravedad, teniendo en cuenta cómo iba a variar con
la energía. Incluso una pequeña
interacción habría sido suficiente para estabilizar el universo contra el
colapso. El modelo estándar de la
física de partículas, que los científicos usan para explicar
partículas elementales y sus interacciones, hasta ahora no ha dado una
respuesta a por qué el universo no se derrumbó tras el Big Bang Esta
investigación
se dedica al último parámetro desconocido en el Modelo Estándar: la interacción
entre les partícula de Higgs y la gravedad. Este parámetro no
se puede medir en los experimentos con aceleradores de partículas, pero tiene
un gran efecto en la inestabilidad de Higgs durante la inflación. Incluso un
valor relativamente pequeño es suficiente para explicar la supervivencia del universo
sin ninguna nueva física.
Una nueva partícula permitirá explicar la fuerza que une los núcleos atómicos
Físicos de la Universidad
de Warwick han descubierto una nueva partícula subatómica que
"transformará nuestra comprensión" de la fuerza fundamental de la
naturaleza que une los núcleos de los átomos.
Denominada DS3*(2860)-, la partícula, un nuevo tipo de mesón -un bosón que
responde a la interacción nuclear fuerte-, fue descubierta por el análisis de
los datos recogidos con el detector LHCb del Gran Colisionador de Hadrones del CERN.
La
nueva partícula está unida de una manera similar a los protones. Debido a esta
similitud, los investigadores de Warwick argumentan que los científicos podrán
ahora estudiar la partícula para comprender mejor las interacciones fuertes, la
fuerza fundamental de la naturaleza encontrada dentro de los protones del
núcleo del átomo.
La gravedad describe el universo a gran escala, de las galaxias a la caída de la manzana de Newton, mientras que la interacción electromagnética es responsable de que las moléculas se unan entre sí y también de que los electrones se sitúen en órbita alrededor del núcleo de un átomo.
La interacción fuerte es
la fuerza que une los quarks, las partículas subatómicas que
forman los protones dentro de los átomos, juntos. Es tan fuerte que la energía
de enlace del protón da una contribución mucho mayor a la masa, a través de la
ecuación de Einstein E = mc2, que los propios quarks.
Debido en parte a la relativa simplicidad de las fuerzas, los científicos han
sido previamente capaces de resolver las ecuaciones detrás de la gravedad y las
interacciones electromagnéticas, pero la fuerza de la interacción fuerte hace que sea
imposible de resolver las ecuaciones de la misma manera. Con el
fin de validar estos cálculos es esencial poder comparar las predicciones de
experimentos. La nueva partícula es ideal para este propósito, ya que es la primera
conocida que contiene un quark encanto y un valor de giro o espín 3.
Hay
seis quarks conocidos por los físicos: arriba, abajo, extraño, encanto, belleza
y superior. Los protones y los neutrones están compuestos de quarks arriba y
abajo, pero las partículas producidas en aceleradores como el
LHC pueden contener los quarks inestables más pesados. Además,
algunas de estas partículas tienen valores de giro más altos que las partículas
estables de origen natural.
Debido
a que la nueva partícula contiene un quark encanto pesado es más fácil para los
teóricos hacer el cálculo de sus propiedades. Y como tiene un espín 3, no puede
haber ninguna ambigüedad acerca de lo que es la partícula. Por lo tanto,
proporciona un punto de referencia para futuros cálculos teóricos. Mejoras en
estos cálculos transformarán nuestra comprensión de cómo los núcleos están
unidos entre sí.
