6 Implicaciones De Encontrar Una Partícula De Bosón De Higgs

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La llamada "partícula de dios" tiene consecuencias de largo alcance, incluida la ortografía del destino final del universo.

Los físicos anunciaron hoy (14 de marzo) que una partícula descubierta en el smasher de átomos más grande del mundo el año pasado es un bosón de Higgs, una partícula buscada desde hace mucho tiempo para explicar cómo otras partículas obtienen su masa.

Descubierta en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), donde los protones se deslizan casi a la velocidad de la luz alrededor de un anillo subterráneo de 27 millas de largo debajo de Suiza y Francia, la partícula del bosón de Higgs es la última pieza no descubierta del rompecabezas predicho por El Modelo Estándar, la teoría reinante de la física de partículas.

La confirmación de un bosón de Higgs, dicen los físicos, tendrá amplias implicaciones. Aquí están seis de las mayores consecuencias:

1. El origen de la masa.

El bosón de Higgs se ha considerado durante mucho tiempo la clave para resolver el misterio del origen de la masa. El bosón de Higgs está asociado con un campo, denominado campo de Higgs, teorizado para penetrar en 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, el pensamiento continúa.

"El mecanismo de Higgs es lo que nos permite comprender cómo las partículas adquieren masa", dijo Joao Guimaraes da Costa, un físico de la Universidad de Harvard que es el Convocador de Modelo Estándar en el experimento ATLAS del LHC, el año pasado cuando se anunció el descubrimiento. "Si no existiera tal mecanismo, entonces todo sería sin masa".

Confirmar que la partícula es un Higgs también confirmaría que el mecanismo de Higgs para que las partículas adquieran masa es correcto. "Este descubrimiento se basa en el conocimiento de cómo se produce la masa a nivel cuántico, y es la razón por la que construimos el LHC. Es un logro incomparable", dijo la profesora de física de Caltech, Maria Spiropulu, co-líder del experimento CMS, en Una declaración el año pasado. [Galería: Búsqueda del bosón de Higgs]
Y, puede ofrecer pistas sobre el próximo misterio de la línea, por lo que las partículas individuales tienen las masas que tienen. "Eso podría ser parte de una teoría mucho más amplia", dijo la física de partículas de la Universidad de Harvard Lisa Randall. "Saber qué es el bosón de Higgs es el primer paso para saber un poco más sobre lo que podría ser esa teoría. Está conectado".

2. El Modelo Estándar

El Modelo Estándar es la teoría reinante de la física de partículas que describe los constituyentes muy pequeños del universo. Se han descubierto todas las partículas predichas por el Modelo Estándar, excepto una: el bosón de Higgs.

"Es la pieza faltante en el Modelo Estándar", dijo Jonas Strandberg, investigador del CERN que trabaja en el experimento ATLAS, el año pasado sobre el anuncio de partículas. "Entonces definitivamente sería una confirmación de que las teorías que tenemos ahora son correctas".

Hasta ahora, el bosón de Higgs parece coincidir con las predicciones hechas por el Modelo Estándar. Aun así, el modelo estándar en sí no se considera completo. No abarca la gravedad, por ejemplo, y deja fuera la materia oscura que se cree que representa el 98 por ciento de toda la materia en el universo. [6 Datos extraños sobre la gravedad]

"Evidencia clara de que la nueva partícula es el modelo estándar. El bosón de Higgs aún no completaría nuestra comprensión del universo", dijo Patty McBride, directora del Centro de CMS en Fermilab, en una declaración. "Todavía no entenderíamos por qué la gravedad es tan débil y tendríamos que enfrentarnos a los misterios de la materia oscura. Pero es satisfactorio estar un paso más cerca de validar una teoría de 48 años".

3. La fuerza electrodébil.

La confirmación de los Higgs también ayuda a explicar cómo 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, se pueden unificar. [9 misterios de física sin resolver]

Cada fuerza en la naturaleza está asociada con una partícula. La partícula ligada al electromagnetismo es el fotón, una partícula diminuta y sin masa. La fuerza débil está asociada con partículas llamadas bosones W y Z, que son muy masivas.

Se piensa que el mecanismo de Higgs es responsable de esto.

"Si introduces 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 las fuerzas electromagnéticas y débiles en la fuerza electrodébil".

Aunque otras pruebas han ayudado a amortiguar la unión de estas dos fuerzas, el descubrimiento de Higgs puede sellar el acuerdo.

4. Supersimetría

La teoría de la supersimetría también se ve afectada por el descubrimiento de Higgs. Esta idea postula que cada partícula conocida tiene una partícula "superparte" 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. Hasta ahora, sin embargo, los científicos han encontrado indicios de solo un bosón de Higgs modelo estándar, sin ningún indicio fuerte de partículas supersimétricas.

5. Validación de LHC

El Gran Colisionador de Hadrones es el acelerador de partículas más grande del mundo. Fue construido por unos 10 mil millones de dólares por la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés) para probar energías más altas que las que nunca se habían alcanzado en la Tierra. Encontrar el bosón de Higgs fue promocionado como uno de los mayores objetivos de la máquina.

El hallazgo recientemente anunciado ofrece una gran validación para el LHC y para los científicos que han trabajado en la búsqueda durante muchos años.

"Este descubrimiento se basa en el conocimiento de cómo se produce la masa a nivel cuántico, y es la razón por la que construimos el LHC. Es un logro incomparable", dijo Spiropulu en un comunicado el año pasado. "Más de una generación de científicos ha estado esperando este momento y los físicos de partículas, ingenieros y técnicos en universidades y laboratorios de todo el mundo han estado trabajando durante muchas décadas para llegar a esta bifurcación crucial. Este es el momento crucial para nosotros hacer una pausa y reflexionar sobre la gravedad del descubrimiento, así como un momento de tremenda intensidad para continuar con la recopilación de datos y los análisis ".

El descubrimiento de Higgs también tiene implicaciones importantes para el científico Peter Higgs y sus colegas, quienes primero propusieron el mecanismo de Higgs en 1964. El hallazgo también arroja una luz simbólica sobre el tocayo del bosón, el fallecido físico y matemático indio Satyendranath Bose, quien junto con Albert Einstein, ayudó a definir los bosones. Una clase de partículas elementales, bosones (que incluyen gluones y gravitones) median las interacciones entre los fermiones (incluidos los quarks, los electrones y los neutrinos), el otro grupo de bloques de construcción fundamentales del universo.

6. ¿Está el universo condenado?

El descubrimiento del bosón de Higgs abre la puerta a nuevos cálculos que antes no eran posibles, dicen los científicos, incluido uno que sugiere que el universo está en un cataclismo de miles de millones de años a partir de ahora.

La masa del bosón de Higgs es una parte crítica de un cálculo que augura el futuro del espacio y el tiempo. Alrededor de 126 veces la masa del protón, el Higgs es casi lo que se necesitaría para crear un universo fundamentalmente inestable que llevaría a un cataclismo de miles de millones de años a partir de ahora.

"Este cálculo indica que dentro de muchas decenas de miles de millones de años habrá una catástrofe", dijo Joseph Lykken, físico teórico del Laboratorio Nacional de Aceleradores de Fermi en Batavia, Illinois, el mes pasado en la reunión anual de la American. Asociación para el Avance de la Ciencia.

"Puede ser que el universo en el que vivimos sea intrínsecamente inestable, y en algún momento, miles de millones de años a partir de ahora se eliminarán", agregó Lykken, un colaborador en el experimento de CMS.

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