20 octubre 2009

La partícula misteriosa: el bosón de Higgs




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Uno de los retos científicos más ambiciosos de nuestros días es la búsqueda del bosón de Higgs. La existencia de esta escurridiza partícula es fundamental para que la visión del mundo de la física contemporánea sea consistente. Sin embargo, hasta ahora, nadie ha podido detectar su presencia.

La pieza que falta en el puzzle
¿De qué está hecho todo lo que nos rodea? ¿Qué hace que haya piedras y árboles y planetas, y no una confusión indistinta? Estas preguntas han acompañado al hombre desde sus orígenes. En el siglo veinte se ha descubierto que los constituyentes más pequeños de la materia son un conjunto de partículas elementales (es decir, indivisibles), que interactúan a través de diversos tipos de fuerzas. La teoría que explica como funciona toda esta maquinaria se llama Modelo Estándar.

Esta teoría representa la visión del mundo de la física de hoy en día. Sin embargo, no es ni mucho menos definitiva. En efecto, para que la teoría funcione, tiene que explicar una propiedad fundamental de los objetos. Es decir, su masa. Todos experimentamos lo que es la masa cuando intentamos mover un objeto. Su inercia, su resistencia a ponerse en movimiento si está parado, o a pararse si se mueve, es debida a su masa. La masa es también responsable, junto con la fuerza de atracción de la tierra, de que tengamos un peso. Es decir, lo que nos hace quedar pegados al suelo. En 1960, el físico británico Peter Higgs concluyó que, para que la existencia de la masa pudiera encajar en el Modelo Estándar, tenía que existir una partícula que nunca se había observado, que desde entonces se ha llamado bosón de Higgs.

El bosón de Higgs

El mecanismo de Higgs
Supongamos que estamos en una fiesta en una casa de la alta sociedad. En el comedor, que está abarrotado de gente, aparece un actor famoso. Las personas que están próximas a él forman una pequeña piña a su alrededor, para curiosear. Si el actor se mueve, las personas, por educación, no le persiguen. Pero, mientras cruza la habitación, el personaje atrae el grupo de personas que están más cerca. El resultado, es que el actor está siempre envuelto de un nudo de gente: es como si tuviera más masa de lo normal. La pequeña piña que lo envuelve le dificulta más ponerse en movimiento o pararse, que si estuviera solo.

Exactamente igual que cuando intentamos caminar en el agua, y nos parece que nuestras piernas son más pesadas. Peter Higgs formuló la hipótesis que las partículas adquieren masa con un mecanismo parecido al de la fiesta de la alta sociedad. Según él, el espacio estaría lleno de un campo, que hace que cuando una partícula lo atraviesa, adquiere la propiedad de tener masa. En realidad, no se trata de una idea tan rara. Estamos constantemente envueltos de campos. Por ejemplo, el electromagnético, que hace que funcionen los aparatos como los móviles o las radios.

Del campo a la partícula
Volvamos a la fiesta de la alta sociedad. Cuando el actor sale, en una esquina de la sala alguien comenta algo respecto a su historia secreta con una cantante. El cotilleo empieza a pasar de boca en boca, rebotando por el salón. El efecto es el mismo que cuando estaba el actor. Se forman pequeñas piñas de gente que comentan la historia, luego se deshacen y se vuelven a formar un poco más allá. Aunque el cotilleo no tiene masa por si mismo, los “grumos” de personas que se forman sí que la tienen.

Un mecanismo de este tipo sería el responsable de la existencia del bosón de Higgs. Naturalmente, se trata sólo de una metáfora: para entender como es posible que a un campo le esté asociada una partícula hacen falta muchos cálculos matemáticos. Sin embargo, la cosa no es tan inusual. Por ejemplo, la luz no es nada más que radiación electromagnética. Pero, se sabe también que la luz está hecha de fotones. He aquí un campo y su partícula asociada.

Peter Higgs junto al "Gran Colisionador de Hadrones" o LHC (por sus siglas en ingles)

Atrapar el bosón
La teoría de Higgs parece funcionar bien y encajar perfectamente en el Modelo Estándar. Sin embargo, falla en un punto para nada irrelevante: nadie nunca ha detectado la existencia del bosón de Higgs. El problema es que todo podría ir “como si” la partícula misteriosa existiera. Por esto, cobra importancia la búsqueda para “atrapar” el bosón. Para ello se ha creado el "Gran Colisionador de Hadrones" o LHC (por sus siglas en ingles), en Ginebra. Allí, se harán chocar unas partículas pesadas en el interior de un acelerador de partículas de un diámetro de 27 kilómetros. Se espera encontrar el bosón entre los “fragmentos” que surjan del choque. ¿Y si no se encontrara nada? Pues, no sería ninguna tragedia. Simplemente se tendría que concluir que algo falla en el Modelo Estándar y que las cosas son más complicadas de lo que se esperaba. Por si acaso, los científicos ya están trabajando en unas teorías alternativas.

Fuente: portaleureka.com


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