¿Qué es el Bosón de Higgs?

El bosón de higgs se propone como una partícula elemental dentro del modelo estándar de la física de partículas. Probablemente mejor conocida como “partícula de Dios” gracias al trato tendencioso que le dieron algunos medios. Es la cuantización del campo de higgs, propuesto por Peter Ware Higgs para explicar cómo es que algunas partículas adquieren la característica de “poseer” masa.

Debido a que es imposible hacerse la idea de lo que es un huevo frito sin haber visto una estufa ni saber lo que es un sartén y un huevo, se debe explicar lo que es necesario saber antes de arrojar la información. De no ser así podrían pasar cosas feas, como que una maestra de secundaria mencione la célebre frase de Einstein: “Dios no juega a los dados” interpretándola como <<nada es producto de la casualidad>> para hacer una falta a la educación laica en su clase (historia real.) Por cierto, esa famosa frase solo muestra la gran inconformidad que manifestó Einstein con el nacimiento de la nueva y no determinista física cuántica a inicios del siglo XX.

Vale la pena y es necesario mencionar a la física cuántica, es el pan de cada día de los físicos de partículas, algunas veces llamados con cariño entre los físicos como “particuleros”, por lo menos aquí en México. La cuántica podría en mi opinión tener un nombre más descriptivo como “física discreta.” Mientras que muchas cosas se han modelado como un continuo, digamos una resbaladilla, la cuántica nos dice que las cosas lucen más como unas escaleras, donde se anda por pasos discretos, es decir hay escalones. El bosón de Higgs sería el escalón del campo de higgs como lo es el fotón al campo electromagnético.

Dentro de la física de partículas se describe la fuerza entre dos partículas cargadas como el intercambio de fotones. (Teoría cuántica de campos)

La física de altas energías trabaja con modelos más especializados y precisos para describir las partículas elementales que conforman la realidad. El modelo estándar de la física de partículas integra a la física cuántica y relativista en una extensa lista de ecuaciones y conceptos matemáticos para explicar el comportamiento de las partículas que componen todo lo que existe. Si te sentías agobiado por memorizar la gran cantidad de elementos químicos en la tabla periódica te alegrará ver lo simple y corta que es la tabla de las partículas elementales del modelo estándar. Parte de estas componen todos los elementos químicos que conocemos.

Partículas elementales del modelo estándar. Crédito: Buckminsterfullereno C60

Como puede verse en la tabla tenemos tres familias de fermiones, la primer familia es la que compone la materia de la que estamos hechos y nuestro alrededor, con los Quarks Up y Quark Down se forman los protones y neutrones que se encuentran en el núcleo atómico. (Ver artículo: ¿Que son las fuerzas nucleares?) Y a través del intercambio de gluones, las partículas mediadoras de la fuerza nuclear fuerte, logran estar confinados en el núcleo. Las partículas elementales del modelo estándar se dividen en dos tipos, fermiones y bosones. Se puede decir de manera general que los fermiones son las partículas generadoras de materia y los bosones son los mediadores de las cuatro fuerzas fundamentales.

También puede apreciarse en la tabla la presencia del gravitón, una partícula hipotética para describir las interacciones gravitatorias, una de las cuatro fuerzas fundamentales que genera un quebradero de cabezas entre los físicos para integrarla en el modelo. Haciendo un repaso de las cuatro fuerzas, tenemos la fuerza que nos sujeta a la Tierra y permite la existencia de planetas, estrellas y galaxias (la gravedad), la fuerza entre las partículas con carga que permite reacciones químicas, la electricidad y el magnetismo (fuerza electromagnética) y las fuerzas que permiten la existencia de la materia tal y como la conocemos (Fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil.) Los bosones W y Z son los mediadores de esta última.

Y resulta que estas dos partículas, bosones W y Z, a diferencia por ejemplo de los fotones, son partículas con masa, y de hecho son muy masudas, ¿Por qué? El hecho de que tengan mucha masa puede que necesite de explicaciones muy técnicas y especializadas que conciernen a los físicos de partículas, pero la pregunta: ¿Que es la masa? es casi una pregunta filosófica para los físicos en general. Masa, tiempo y espacio son conceptos fundamentales en física. Es por esto que el bosón de higgs es una partícula que ocupa un trono especial, siendo la partícula mediadora del campo de higgs, el campo que explica cómo algunas partículas poseen masa. La prueba de su existencia fue encontrada por primera vez un 4 de julio del 2012 y marcó ese año con el gran descubrimiento científico.

Representación en color gris del campo de Higgs, las partículas que interactúan con este son partículas con la propiedad de tener masa.

Para describir en síntesis la teoría: El campo de higgs permea todo el espacio, sin embargo, no interactúa con todas las partículas, las partículas que si interactúan con este campo son las partículas que se dice que tienen masa. Es una teoría importante dentro del modelo estándar. A través de la colisión de partículas logran excitar los campos que dan lugar a la detección de diversas partículas, y así lograron hace 8 años la detección del bosón de higgs. La gran cantidad de energía necesaria para lograr esas colisiones a través de aceleradores conlleva un gran consumo de energía, es por esto que los físicos de partículas son llamados también físicos de altas energías.

Finalmente habiendo dado idea de lo que es el bosón de higgs, queda decir que el área de conocimiento de la física de partículas es extensa y este artículo no es suficiente. Es asombroso lo que el universo en que vivimos tiene para mostrarnos, a los científicos que trabajan en el CERN, Fermilab y otros laboratorios de aceleradores de partículas, cuyas vidas están cerca a descubrir algo que nadie más ha visto y que constantemente desafían la realidad al buscar nuevos conocimientos. Véase: Hermosas maneras de describir trabajo científico

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