21.10.09

Bosón de Higgs

"No sé si financiaré la búsqueda del bosón de Higgs, pero le pago una botella de champán a quien logre explicarme qué es"

William Waldegrave, ministro británico de Ciencia en 1993.

El bosón de Higgs es una partícula elemental hipotética masiva cuya existencia es predicha por el modelo estándar de la física de partículas.

Muy básicamente:

La física de partículas es la rama de la física que estudia los componentes elementales de la materia y las interacciones entre ellos.
Las partículas fundamentales se subdividen en bosones que son las responsables de transmitir las fuerzas fundamentales de la naturaleza, y fermiones.
Los bosones son partículas que no cumplen el principio de exclusión de Pauli, por lo que dos partículas pueden ocupar el mismo estado cuántico.
Los fermiones son partículas con espín, o momento angular intrínseco, fraccionario y que sí están sujetos al principio de exclusión de Pauli, o sea que dos partículas no pueden estar en un mismo estado cuántico al mismo momento.

La “partícula de Dios”

El nombre que prefieren los físicos para la partícula de Dios es el de bosón de Higgs, partícula Higgs o simplemente el Higgs, en honor al físico Peter Higgs, de la Universidad de Edimburgo, quien propuso su existencia hace más de 40 años. La mayoría de los físicos cree que debe haber un campo de Higgs que impregna todo el espacio; el bosón de Higgs sería el portador del campo e interactuaría con otras partículas, así como un caballero Jedi de Star Wars es portador de “la fuerza”. El Higgs es parte crucial del modelo estándar de la física de partículas, pero nadie lo ha encontrado nunca.

El físico teórico John Ellis uno de los científicos del CERN explica que el campo de Higgs es, en teoría, lo que les da masa a las partículas elementales. Ofrece una analogía: las diferentes partículas elementales, dice, son como una multitud de gente que corre en el lodo. Algunas partículas, como los quarks, llevan botas grandes que atrapan mucho lodo; otras, como los electrones, tienen pequeños zapatos que apenas recogen algo de lodo. Los fotones no usan zapatos, sólo se deslizan por encima del lodo sin recoger ni siquiera un poco. Y el campo de Higgs es el lodo.

El bosón de Higgs es una partícula inestable calificada de “divina”, que permitiría explicar el origen de la masa y por qué algunas partículas están curiosamente desprovistas de ella.

CERN y LHC

CERN:

Consejo Europeo para la Investigación Nuclear. Es el mayor laboratorio de investigación en física de partículas a nivel mundial. Está situado en la frontera entre Francia y Suiza. Fundado en 1954 por 12 países europeos, el CERN es hoy en día un modelo de colaboración científica internacional y uno de los centros de investigación más importantes en el mundo. Actualmente cuenta con 20 estados miembros, los cuales comparten la financiación y la toma de decisiones en la organización. Aparte de éstos, otros 28 países no miembros participan con científicos de 220 institutos y universidades en proyectos en el CERN utilizando sus instalaciones.

LHC:

El Gran Colisionador de Hadrones (en inglés Large Hadron Collider o LHC, siglas por las que es generalmente conocido) es un acelerador de partículas (o acelerador y colisionador de partículas) formado por un circuito circular de 27 kms de diametro El LHC se diseñó para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones de 7 TeV de energía, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el cual es actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce su ruptura a niveles de energía altos. Los protones son acelerados a velocidades del 99,99% de la velocidad de la luz (c) y chocan entre sí en direcciones diametralmente opuestas produciendo altísimas energías (aunque a escalas subatómicas) que permitirían simular algunos eventos ocurridos durante o inmediatamente después del big bang. Los físicos confían en que el LHC proporcione respuestas a las siguientes cuestiones:
• El significado de la masa (se sabe cómo medirla pero no se sabe qué es realmente)
• La masa de las partículas y su origen (en particular, si existe el bosón de Higgs)
• El origen de la masa de los bariones
• Número de partículas totales del átomo
• A saber el porqué tienen las partículas elementales diferentes masas (es decir, si interactúan las partículas con un campo de Higgs)
• El 95% de la masa del universo no está hecho de la materia que se conoce y se espera saber qué es la materia oscura
• La existencia o no de las partículas supersimétricas
• Si hay dimensiones extras, tal como predicen varios modelos inspirados por la Teoría de cuerdas, y, en caso afirmativo, por qué no se han podido percibir
• Si hay más violaciones de simetría entre la materia y la antimateria

¿Dónde está el LHC?

El LHC está físicamente ubicado en una circular de 27 kilometros (16.5m) de largo túnel bajo el suelo suizo-francés, con frontera fuera de Ginebra. Sino, como un proyecto internacional, el LHC cruza los continentes y muchas fronteras internacionales.

Alarmismo y posibles riesgos

"El laboratorio LHC tiene un 75% de probabilidad de extinguir la Tierra" Dos científicos denunciaron ante un tribunal de Hawai las actividades del mega acelerador de partículas Large Hadron Collider porque dicen "podría acabar con la humanidad"

“El experimento intentara replicar el big bang en la tierra y crear materia de máxima masa. Las dos únicas formas de materia de mayor masa conocidas son los agujeros negros y la materia extraña, componente de las estrellas de neutrones, y en la física estándar ambas catalizan la transformación de nuestra materia radiante, destruyendo la Tierra. Mientras que el big bang es la mayor explosión cósmica del Universo. Así pues en esencia los tres experimentos reales que el CERN llevara a cabo, replicar el big bang, crear materia extraña y agujeros negros son tres experimentos que en el universo destruyen estrellas y galaxias. Sólo una especie tan arrogante como la nuestra puede ahora decir que recrear las condiciones de energía del big bang en la Tierra no ofrece ningún riesgo”

Luis Sancho, científico y escritor español del campo de la ciencia de sistemas.

El CERN insiste en que los riesgos del LHC son "pura ficción"

"La naturaleza ya ha realizado el equivalente de unos 100.000 programas experimentales como el LHC y el planeta sigue existiendo"

Director general del CERN, Robert Aymar

"Cualquiera que crea que el LHC va a destruir el mundo es un gilipollas"

Profesor de la Universidad de Manchester, Brian Cox

LHC Actualmente

El primer intento para hacer circular los haces por toda la trayectoria del colisionador se produjo el 10 de septiembre de 2008 mientras que las primeras colisiones a alta energía en principio estaban previstas para el 21 de octubre de 2008. Sin embargo, debido a una avería se produjo una fuga de helio líquido y el experimento se ha parado temporalmente. Está previsto que para verano de 2009 se reactiven las actividades. Este funcionara a medio rendimiento durante 2 años, en esas condiciones será más difícil que pueda descubrir antes del 2011, al menos- el bosón de Higgs (la partícula de la masa), que es su principal objetivo y una de los mayores incógnitas de la física fundamental.