Choque de partículas
Los científicos anunciaron hoy 13 de diciembre que se están acercando al escurridizo bosón de Higgs, una partícula subatómica que se ha predicho pero nunca se ha detectado. Ahora, los investigadores del acelerador de partículas más grande del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones en Ginebra, Suiza,dicen que han reducido el rango de masa del Higgs, e incluso ven indicios preliminares de que podría existir.
Si los físicos pueden detectar definitivamente el bosón de Higgs y determinar su masa, el descubrimiento tendría implicaciones de gran alcance. Aquí hay cinco de las más importantes.
El origen de la masa
Durante mucho tiempo se pensó que el bosón de Higgs era la clave para resolver el misterio del origen de la masa. El bosón de Higgs está asociado con un campo, llamado campo de Higgs, teorizado para impregnar el universo. A medida que otras partículas viajan a través de este campo, adquieren masa tanto como los nadadores que se mueven a través de una piscina se mojan, se piensa.
"El mecanismo de Higgs es lo que nos permite entender cómo las partículas adquieren masa", dijo Joao Guimaraes da Costa, un físico de la Universidad de Harvard que es el Coordinador del Modelo Estándar en el experimento ATLAS del LHC. "Si no hubiera tal mecanismo, entonces todo quedaría sin masa ".
Si los físicos confirman que existe el bosón de Higgs, el descubrimiento también confirmaría que el mecanismo de Higgs para que las partículas adquieran masa es correcto. Y puede ofrecer pistas sobre el siguiente misterio en el futuro, que es la razón por la cual las partículas individuales tienen las masasque hacen.
"Eso podría ser parte de una teoría mucho más amplia", dijo Lisa Randall, física de partículas de la Universidad de Harvard. Saber qué es el bosón de Higgs es el primer paso para saber un poco más sobre lo que podría ser esa teoría. Está conectada ".
el modelo estándar
El modelo estándar es la teoría reinante de la física de partículas que describe los componentes muy pequeños del universo.
Se han descubierto todas las partículas predichas por el modelo estándar, excepto una: el bosón de Higgs.
"Es la pieza que falta en el Modelo Estándar", dijo Jonas Strandberg, un investigador del CERN que trabaja en el experimento ATLAS. "Así que definitivamente sería una confirmación de que las teorías que tenemos ahora son correctas. Si no lo hacemos [encontrar el Higgs] significa que hicimos algunas suposiciones incorrectas, y tenemos que volver a la mesa de dibujo ".
Si bien el descubrimiento del bosón de Higgs completaría el modelo estándar y cumpliría todas sus predicciones actuales, el modelo estándar en sí no está completo. No abarca la gravedad así que no cuente con atrapar esa moscaball, por ejemplo, y deja fuera la materia oscura que se cree que constituye el 98 por ciento de toda la materia del universo.
"El modelo estándar describe lo que hemos medido, pero sabemos que no tiene gravedad, no tiene materia oscura", dijo el físico del CERN William Murray, convocante senior de Higgs en ATLAS y físico en el Reino Unido.Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología. "Así que esperamos ampliarlo para incluir más".
La fuerza electrodébil
Descubriendo el bosón de Higgs también ayudaría a explicar cómo se pueden unificar dos de las fuerzas fundamentales del universo, la fuerza electromagnética que gobierna las interacciones entre las partículas cargadas y la fuerza débil que es responsable de la desintegración radiactiva.
Toda fuerza de la naturaleza está asociada con una partícula. La partícula ligada al electromagnetismo es el fotón, una partícula diminuta sin masa. La fuerza débil está asociada con partículas llamadas bosones W y Z, que son muy masivas.
Se cree que el mecanismo de Higgs es responsable de esto.
"Si se introduce el campo de Higgs, los bosones W y Z se mezclan con el campo y, a través de esta mezcla, adquieren masa", dijo Strandberg. "Esto explica por qué los bosones W y Z tienen masa, y también unifica el campo electromagnético yfuerzas débiles en la fuerza electrodébil. "
Descubriendo el bosón de Higgs también ayudaría a explicar cómo se pueden unificar dos de las fuerzas fundamentales del universo, la fuerza electromagnética que gobierna las interacciones entre las partículas cargadas y la fuerza débil que es responsable de la desintegración radiactiva.
Toda fuerza de la naturaleza está asociada con una partícula. La partícula ligada al electromagnetismo es el fotón, una partícula diminuta sin masa. La fuerza débil está asociada con partículas llamadas bosones W y Z, que son muy masivas.
Se cree que el mecanismo de Higgs es responsable de esto.
"Si se introduce el campo de Higgs, los bosones W y Z se mezclan con el campo y, a través de esta mezcla, adquieren masa", dijo Strandberg. "Esto explica por qué los bosones W y Z tienen masa, y también unifica el campo electromagnético yfuerzas débiles en la fuerza electrodébil. "
Aunque otra evidencia ha ayudado a amortiguar la unión de estas dos fuerzas, el descubrimiento del Higgs sellaría el trato. "Eso ya es bastante sólido", dijo Murray. "Lo que estamos tratando de hacer ahora es encontrar realmente la prueba de coronación.. "
supersimetría
Otra teoría que se vería afectada por el descubrimiento del Higgs se llama supersimetría . Esta idea postula que cada partícula conocida tiene una partícula "supercompañera" con características ligeramente diferentes.
La supersimetría es atractiva porque podría ayudar a unificar algunas de las otras fuerzas de la naturaleza, e incluso ofrece un candidato para la partícula que forma la materia oscura. Dependiendo de la masa real del bosón de Higgs, podría dar crédito a la supersimetría, oarrojar dudas sobre la teoría.
"Si el bosón de Higgs se encuentra en una masa baja, que es la única ventana aún abierta, esto haría que la supersimetría sea una teoría viable", dijo Strandberg. "Aún tendríamos que demostrar que la supersimetría existe".
Validación de LHC
El Gran Colisionador de Hadrones es el acelerador de partículas más grande del mundo. Fue construido por alrededor de $ 10 mil millones por la Organización Europea para la Investigación Nuclear CERN para sondear energías más altas de las que jamás se habían alcanzado en la Tierra. Encontrar el bosón de Higgs fue promocionado como uno de los más grandes de la máquina.metas.
El descubrimiento del Higgs ofrecería una validación importante para el LHC y para los científicos que han trabajado en la búsqueda durante muchos años.
"Si finalmente se descubre el Higgs, sería un gran paso", dijo Guimaraes da Costa. "Hay que invertir muchos años y llegar a verlo es muy emocionante. Es bastante bueno para el campo porque construirestas máquinas cuestan mucho dinero, y necesitas justificar por qué construimos estas máquinas. Si hacemos un descubrimiento tan importante sobre el universo, es una justificación de por qué deberíamos invertir en estas cosas ".
El descubrimiento del Higgs también tendría importantes implicaciones para el científico Peter Higgs y sus colegas, quienes propusieron por primera vez el mecanismo de Higgs en 1964.
"Si se encuentra, hay varias personas que recibirán un premio Nobel", dijo Vivek Sharma, físico de la Universidad de California en San Diego y líder de la búsqueda de Higgs en el experimento CMS del LHC.