El bosón de Higgs

Disciplina científica

Física:Física: es la ciencia natural que estudia las propiedades y el es la ciencia natural que estudia las propiedades y el comportamiento de la energía y la materia (como también cualquier comportamiento de la energía y la materia (como también cualquier cambio en ella que no altere la naturaleza de la misma), así como al cambio en ella que no altere la naturaleza de la misma), así como al tiempo y el espacio y las interacciones de estos cuatro conceptos tiempo y el espacio y las interacciones de estos cuatro conceptos entre sí.entre sí.

Física de partículas:Física de partículas: La física de partículas es la rama La física de partículas es la rama de la física que estudia los componentes elementales de la materia y de la física que estudia los componentes elementales de la materia y las interacciones entre ellos. Las partículas fundamentales se las interacciones entre ellos. Las partículas fundamentales se subdividen en bosones (partículas de espín entero, como por subdividen en bosones (partículas de espín entero, como por ejemplo 0, 1, 2...), que son las responsables de transmitir las fuerzas ejemplo 0, 1, 2...), que son las responsables de transmitir las fuerzas fundamentales de la naturaleza, y fermiones (partículas de espín fundamentales de la naturaleza, y fermiones (partículas de espín semientero, como por ejemplo 1/2 o 3/2). Se conoce a esta rama semientero, como por ejemplo 1/2 o 3/2). Se conoce a esta rama también como física de altas energías, debido a que muchas de las también como física de altas energías, debido a que muchas de las partículas se las puede ver sólo en grandes colisiones provocadas en partículas se las puede ver sólo en grandes colisiones provocadas en los aceleradores de partículas.los aceleradores de partículas.

Disciplina científica

Teoría estándar de partículas elementales:Teoría estándar de partículas elementales: El modelo estándar de la física de partículas es una teoría que describe El modelo estándar de la física de partículas es una teoría que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas y las las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas y las partículas elementales que componen toda la materia. Es una teoría partículas elementales que componen toda la materia. Es una teoría cuántica de campos desarrollada entre 1970 y 1973 que es consistente cuántica de campos desarrollada entre 1970 y 1973 que es consistente con la mecánica cuántica y la relatividad especial.con la mecánica cuántica y la relatividad especial.

Reseña histórica Hace 40 años, Peter Higgs predijo una

partícula subatómica que daba a las otras su masa. El problema es que nadie la ha visto todavía. La mayoría de los físicos creen que puede ser encontrada en un acelerador masivo de partículas subterráneo llamado Large Hadron Collider (LHC) en el laboratorio CERN en Ginebra. Algunos llaman a esta partícula la "Partícula Dios" a pesar de que el mismo Higgs no aprueba este término. Nadie se dio cuenta de la importancia de su investigación por aquel entonces. El trabajo de Higgs se entrelazaba con uno de los conceptos más importantes de la física: la simetría. Los físicos explican que una teoría es simétrica si no cambia cuando se modifica algún parámetro. El problema en la década de los 60 era que las teorías básicas de las partículas eran demasiado simétricas. Los físicos tenían que encontrar algo que pudiera "romper" esta simetría y permitir que las partículas adquirieran peso.

Reseña histórica Hoy conocemos este modelo como el

mecanismo de Higgs, La historia del bosón de Higgs comenzó en 1961, cuando Yoichiro Nambu, un físico de la Universidad de Chicago, mostró un proceso llamado "rotura espontánea de la simetría" que quizá pudiera explicar de dónde viene la masa. Un año más tarde, otros científicos mostraron algunos fallos en la teoría y Higgs procedió a demostrar de nuevo la existencia de lo que él describe como la "partícula sobrante". Esta nueva partícula es el bosón de Higgs. Llevó mucho tiempo a la comunidad de físicos que trabajaban con partículas darse cuenta de la importancia del trabajo del físico de Edimburgo. Higgs recuerda cómo daba charlas sobre su trabajo a audiencias escépticas en Harvard y Princeton. "Me enfrentaba a audiencias que de primeras pensaban que estaba loco," recuerda. "Al final del día aceptaron que no lo estaba, pero no se dieron cuenta de que se podía hacer algo útil con el trabajo”. Finalmente el bosón a sido hallado el 4 de julio en el CERN.

Investigadores

• Peter Ware Higgs: (n. el 29 de mayo de 1929 en Newcastle, Tyne y Wear, Reino Unido), es un físico británico conocido por su proposición en los años 60 de la ruptura de la simetría en la teoría electrodébil, explicando el origen de la masa de las partículas elementales en general, y de los bosones W y Z en particular.

• Robert Brout: (1928 - 3 de mayo de 2011) fue un físico teórico belga quien ha hecho importantes contribuciones a la física de las partículas

elementales.

Investigadores

• François

Englert: (n. 6 de

noviembre de 1932) es un físico teórico belga. Descubrió el mecanismo que unifica a corto y largo alcance interacciones a través de la generación masiva de bosones vectores gauge. Hizo importantes contribuciones a la física estadística, teoría cuántica de campos, la cosmología, la teoría de las cuerdas y supergravedad.

Instituciones y países involucrados

• LEP: acelerador previo al CERN.

• Tevatron: acelerador cercano a Chicago en el fermilab.

Instituciones y países involucrados

• CERN: es el mayor laboratorio de investigación en física de partículas a nivel mundial. Está situado en la frontera entre Francia y Suiza, entre la comuna de Meyrin (en el Cantón de Ginebra) y la comuna de Saint-Genis-Pouilly (en el departamento de Ain). Como una instalación internacional, el CERN no está oficialmente ni bajo jurisdicción suiza ni francesa. Los estados miembros contribuyen conjunta y anualmente con 1.000 millones de Francos Suizos CHF (aproximadamente 664 millones €, 1.000 millones US$).En estos laboratorios intervienen todos los paises de la UE, incluyendo a España. Dentro del CERN las instituciones mas involucradas son LHC y sus detectores ATLAS y CMS, que fueron los primeros en detectarlo.

DescripciónBosón: un bosón es uno de los dos tipos básicos de partículas elementales de

la naturaleza (el otro tipo son los fermiones). La denominación «bosón» fue dada en honor al físico indio Satyendra Nath Bose. Se caracterizan por:

• Tener un espín entero (0,1,2,...).• No cumplen el principio de exclusión de Pauli y siguen la estadística de Bose-

Einstein. Esto hace que presenten un fenómeno llamado condensación de Bose-Einstein (el desarrollo de  láseres fue posible puesto que los fotones de la luz son bosones).

• La función de onda cuántica que describe sistemas de bosones es simétrica respecto al intercambio de partículas.

DescripciónBosón de Higgs: Como su nombre indica,

es un bosón, tiene espín 0 (lo que se denomina un bosón escalar). No posee carga eléctrica por lo que no interacciona con el fotón ni con los gluones. Sin embargo interacciona con todas las partículas del modelo que poseen masa: los quarks, los leptones cargados y los bosones W y Z de la interacción débil. Sus constantes de acoplo, que miden cuan intensa es cada una de esas interacciones, son conocidas: su valor es mayor cuanto mayor es la masa de la partícula correspondiente. En la versión original del modelo estándar, no se incluía la masa de los neutrinos ni, por tanto, una interacción entre estos y el Higgs. Aunque ésta podría explicar la masa de los neutrinos, en principio su origen puede tener una naturaleza distinta. El bosón de Higgs es además su propia antipartícula. Tiene una masa de aproximadamente 125–126 GeV/c2. Su vida media con esa masa sería aproximadamente 10−22 s, una parte en diez mil trillones de un segundo.

Colisión protón-protón

Ecuación

de

Higgs

Repercusión mediática

La visita de Peter Higgs a España

Higgs critica el “absoluto y terrible abandono” de la ciencia en

EspañaLos físicos ya han ‘cazado’ el Higgs 800 veces

Estos son algunos ejemplos de la inmensidad de noticias que existen sobre Peter Higgs y su

bosón.

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Video redes nº 23(recom. 8:03 –

10:30)

3 minutos para entender el bosón

de Higgs

El campo de Higgs CERN

Aplicaciones y nuevas investigaciones

Aunque verdaderamente no presenta ninguna aplicación práctica, abre un nuevo mundo en la física de partículas y en el microcosmos regido por la mecánica quántica. Este descubrimiento no solamente nos muestra como las partículas adquieren su masa, sino que además nos abre un nuevo mundo donde pueden existir partículas teóricas y otras sin teorizar, además de la posibilidad de ampliar las dimensiones espaciales que hasta ahora son teorizadas en espacios menores del átomo.

Fuentes

Imágenes

Páginas consultadas

1. Wikipedia

2. platea.pntic.mec.es

3. El pais

Valoración personalNos ha parecido muy interesante pero nos resulta complejo a la hora de entender el sentido y las implicaciones que lleva este descubrimiento para la física actual sin contar el lenguaje matemático que se emplea en sus definiciones formales. Nos ha sido muy fácil encontrar noticias e información sobre el tema, en contraposición con el fraude científico.

Explicación del lenguaje matemático:

La ecuación de ondas: es una ecuación diferencial en derivadas parciales que una vez resuelta de devuelve un resultado tetraespacial con una dimensión temporal de donde se encuentra con mayor porcentaje una partícula.

La letra Ψ (psi): representa la función de ondas.

Las letras X, Y y Z: representan las dimensiones espaciales de donde se saca la derivada parcial.

La letra T: representa la dimensión temporal.

La estadística Bose - Einstein:

• ni: es el número de partículas en un estado i.

• gi: es el número de funciones de onda diferentes que poseen dicha energía.

• εi: es la energía del estado i.

• μ: es el potencial químico.

• kB: es la constante de Boltzmann.

• T: es la temperatura.