¿Qué es el bosón de Higgs?
El bosón de Higgs o partícula de Higgs es una partícula elemental propuesta en el Modelo estándar de física de partículas. Recibe su nombre en honor a Peter Higgs quien, junto con otros, propuso en 1964, el hoy llamado mecanismo de Higgs, para explicar el origen de lamasa de las partículas elementales. El Bosón de Higgs constituye el cuanto del campo de Higgs, (la más pequeña excitación posible de este campo). Según el modelo propuesto, no posee espín, carga eléctrica o color, es muy inestable y se desintegra rápidamente, su vida media es del orden del zeptosegundo. En algunas variantes del Modelo estándar puede haber varios bosones de Higgs.
La existencia del bosón de Higgs y del campo de Higgs asociado serían el más simple de varios métodos del Modelo estándar de física de partículas que intentan explicar la razón de la existencia de masa en las partículas elementales. Esta teoría sugiere que un campo impregna todo el espacio, y que las partículas elementales que interactúan con él adquieren masa, mientras que las que no interactúan con él, no la tienen. En particular, dicho mecanismo justifica la enorme masa de los bosones vectoriales W y Z, como también la ausencia de masa de los fotones. Tanto las partículas W y Z, como el fotón son bosones sin masa propia, los primeros muestran una enorme masa porque interactúan fuertemente con el campo de Higgs, y el fotón no muestra ninguna masa porque no interactúa en absoluto con el campo de Higgs.
El bosón de Higgs ha sido objeto de una larga búsqueda en física de partículas. Si se demostrara su existencia, el modelo estaría completo. Si se demostrara que no existe, otros modelos propuestos en los que no se involucra el Higgs podrían ser considerados.
El 4 de julio de 2012, el CERN anunció la observación de una nueva partícula «consistente con el bosón de Higgs», pero se necesitaría más tiempo y datos para confirmarlo. El 14 de marzo de 2013 el CERN, con dos veces más datos de los que disponía en el anuncio del descubrimiento en julio de 2012, encontraron que la nueva partícula se ve cada vez más como el bosón de Higgs. La manera en que interactúa con otras partículas y sus propiedades cuánticas, junto con las interacciones medidas con otras partículas, indican fuertemente que es un bosón de Higgs. Todavía permanece la cuestión de si es el bosón de Higgs del Modelo estándar o quizás el más liviano de varios bosones predichos en algunas teorías que van más allá del Modelo estándar.
A la caza del Higgs
La mayoría de las partículas que existen son inestables y, a primera vista, inútiles. Para estudiarlas, primero hay que crearlas. Para ello es necesario producir colisiones de una energía (en el “centro de masa”) superior a la energía en reposo de la partícula en cuestión. A los “particuleros” nos resulta más fácil decir estas cosas, puesto que no distinguimos entre
energía y masa. Por ejemplo, en la fórmula
E = mc² / √(1 – v² / c²), ponemos la velocidad de la luz c=1, una simple elección de unidades. Si medimos tiempos en nanosegundos y distancias en unidades de “mi pié izquierdo”, c=1 puesto que dicho pié (de unos 30 cm) mide precisamente (por definición) lo que la luz en el vacío recorre en un nanosegundo. Por cierto, la consabida E = mc² es falsa. Es válida para un objeto en reposo, en cuyo caso es casi tautológica.
El LHC es, entre otras cosas, un MSV (Máquina de Sacudir el Vacío) ya que su principal objetivo es encontrar el bosón de Higgs o demostrar que no existe. En general, demostrar que algo no existe es imposible. Este caso es una excepción. Con un Higgs de masa superior a 1 TeV, el modelo estándar violaría la “unitariedad”: predeciría absurdamente procesos con probabilidad superior al 100%. El LHC alcanza para fabricar objetos de masa 1 TeV, y si no encuentra el Higgs, después de algunos años buscándolo, es que no existe. O tiene propiedades significativamente distintas a las previstas, en cuyo caso no es “el” Higgs.
El proceso más probable de producción del Higgs es el de la Figura 2. Curiosamente tendría lugar a través de un “triángulo virtual” de quarks “top”. La razón es que este quark es el más masivo y el Higgs se “acopla” a las partículas proporcionalmente a su masa: así es como el campo de Higgs en el vacío genera las masas.
El proceso de desintegración del Higgs que mejor permitiría medir sus propiedades –y saber si su identidad es la que le atribuimos– está también esbozado en la Figura 2. La razón es que electrones o sus “réplicas” inestables de mayor masa, los muones, son las partículas cuya energía y dirección pueden medirse con mayor precisión, permitiendo determinar bien el espín y “acoplamientos” del Higgs.
http://www.fgcsic.es/lychnos/es_ES/articulos/boson_de_higgs
