tecnología | Publicado el 4 de septiembre de 2018

Esta es una de las formas como muere el bosón de Higgs

Detector del Atlas que contribuyó al hallazgo

Ramiro Velásquez Gómez

Hace seis años, el revuelo fue enorme: la noticia científica del año y un hallazgo que significó el Nobel de Física a quienes idearon la teoría. Fue el descubrimiento del bosón de Higgs, una partícula que les da masa a todas las demás y, por lo tanto, es la que explica porqué usted está acá leyendo esta nota y por qué hay un periódico, un computador o un celular.

Por eso se le llamó popularmente, aunque de manera errada, la partícula de Dios, porque nada tiene que ver con un creador.

En esta ocasión, científicos de los experimentos Atlas y CMS en el Gran Colisionador de Partículas en Suiza, el CERN, acaban de anunciar con mucho entusiasmo haber ‘visto’ la muerte del bosón. ‘Visto’, porque de manera directa no se puede: el bosón de Higgs vive 10 a la menos 22 segundos, no teniendo tiempo ni de cruzar un átomo. Pero en su muerte produce otras partículas a partir de las cuales se infiere su decaimiento, esa transformación que sufre y que permite darles masa a aquellas.

Esta observación le confiere fuerza al Modelo Estándar de la Física de Partículas, que explica la estructura fundamental de la materia.

Cuando decae, el bosón lo hace en pares de partículas: en quarks fondo, 58 % de las veces; bosones W el 21 %; leptones tau el 2,6 % y fotones el 0,2 %. Lo que los físicos lograron por primera vez fue ver el decaimiento en quarks de fondo, quarks b.

Los quarks son fermiones (uno de los tipos de partículas elementales) que interactúan fuertemente formando la materia nuclear, según los textos enciclopédicos. Pero antes de presentar cómo se vio la muerte del bosón Higgs en un quark b, es preciso recordar por qué es importante.

Una larga historia

En los años 60 científicos investigaban los vínculos entre las fuerzas del electromagnetismo y la nuclear débil, responsable de algunos tipos de decaimiento radiactivo. Las dos parecen distintas, pero ambas surgen de una fuerza común y más fundamental, la electrodébil (unificación de ambas). El problema era que la teoría predecía que todas las partículas tenían masa cero, pero incluso en ese tiempo los físicos sabían que las partículas subatómicas tenían masa. Algo no cuadraba.

Entonces varios grupos propusieron una solución: un campo que permea todo el universo, el campo de Higgs. Las partículas subatómicas interactúan con él y eso les da su masa. El campo exigía que existiera una partícula, el bosón Higgs, que fue descubierta hace seis años.

Estos bosones se crean en colisiones de alta energía en el Colisionador y al decaer tan rápido se observan por las propiedades del bosón padre. Los Higgs tienen una masa de 125 giga-electrón-voltios, 133 veces más que el protón. Los cálculos predecían en qué porcentaje debían decaer en otras partículas y el júbilo es porque la predicción es correcta para los quarks de fondo.

Ha sido difícil observarlo porque es casi imposible aislar las colisiones en las cuales los bosones decaen en quarks b y se requiere recurrir a otro tipo de eventos. Cuando en 2012 se anunció el descubrimiento del bosón Higgs, se dedujo de su decaimiento en bosones Z y W y en fotones, pero no en los más difíciles de detectar quarks b.

Por eso ahora los físicos califican de colosal la detección realizada, confirmada a la vez por dos de los experimentos del Colisionador, Atlas y CMS. “Un hito en las pruebas del modelo estándar”, en palabras de la física Jessie Shelton, citada por Space.com, quien no participó en el estudio. La llamada partícula de Dios sigue dando pistas sobre los primeros instantes del universo.

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años parará el laboratorio en el que las mentes más brillantes estudian estas partículas.

El bosón Higgs decae en un par de partículas que no se habían detectado. Un avance que amplía el conocimiento sobre los componentes más pequeños de todo lo que existe en el universo.

Contexto de la Noticia

El hallazgo del decaimiento del bosón de Higgs en quarks b no es el fin de las investigaciones sobre el tema. Abre camino a más preguntas y experimentos sobre el Modelo Estándar, que se consolida como teoría acerca de la estructura fundamental de la materia y del universo mismo.

El bosón de Higgs, en palabras de la física Jessie Shelton “es la partícula menos bien conocida y en varios modos la más desconcertante”. Con la observación hecha queda menos espacio para potenciales partículas no descubiertas que contribuyan a la masa de los fermiones. Y, de paso, se comprueba que el campo de Higgs le da la masa a los quarks.

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