¿Qué Aspecto Tiene El Bosón De Higgs?

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Cuando algo tan importante como el bosón de higgs oscila nuestro mundo, queremos saberlo todo sobre él. Entonces, ¿cómo se ve el higgs?

En julio de 2012, todo el mundo se encontró cara a cara con el bosón de Higgs: una pequeña y brillante luz que bailaba en nuestras pantallas como Tinker Bell. Espera, eso no está bien.

Mientras los físicos saltaban de alegría al "ver" el bosón de Higgs, esa escurridiza partícula que compone el campo de Higgs, que permite que las partículas ganen masa, la verdad es que en realidad vieron un montón de números, gráficos y datos generales que dijeron Los que se detectó el bosón de Higgs. E incluso decir que fue "detectado" merece alguna explicación.

Como se informó, los datos recopilados se encontraban en niveles de certeza de 5 sigma. Es posible que hayas escuchado que "5-sigma" indicaba que había una posibilidad de 3.5 millones de que el famoso bosón no existiera. Pero no tan rápido. Al igual que con muchas noticias de física, es más complicado que eso. El nivel de confianza de cinco sigma en realidad significaba que había una posibilidad entre 3.5 millones de que, incluso si no existía una partícula de Higgs, el personal del CERN hubiera visto los mismos resultados. En otras palabras, existe una posibilidad entre 3.5 millones de que un experimento para encontrar el Higgs arrojara resultados que parecieran confirmarlo, incluso si no existiera tal partícula.

Entonces, si los científicos en el CERN (la Organización Europea para la Investigación Nuclear) no esperaban ver algo que se asemejara a un pilar en una producción teatral de "Peter Pan", ¿qué estaban buscando? Durante mucho tiempo, los físicos quedaron desconcertados por el hecho de que las partículas como los electrones y los quarks tenían masa. No estaban avergonzando al cuerpo de los pequeños que forman átomos y moléculas; era solo que sus representaciones matemáticas de un universo simétrico realmente no funcionaban a menos que las partículas no tuvieran masa [fuente: Greene].

Peter Higgs y algunos de sus colegas físicos tuvieron una idea. En lugar de tratar de averiguar cómo se podrían modificar y diseñar todas estas ecuaciones para que funcionen con partículas cargadas de masa, ¿por qué no mantener las matemáticas y agregar la suposición de que las partículas están operando en un campo que ejerce un arrastre sobre ellas? Si ese fuera el caso, podríamos encontrar una sustancia en este "campo" que agregue masa a una partícula creando resistencia. Imagina una mosca zumbando en el aire; avanza muy bien hasta que encuentra un fuerte viento en contra. De repente, nuestra mosca rápida y pequeña se siente bastante pesada. Así sería con nuestras partículas cuando se arrastraban por el campo de Higgs.

Por supuesto, los físicos no estaban buscando exactamente una especie de jarabe de arce universal en el que todos hubiéramos estado nadando sin darnos cuenta. Más bien estaban buscando partículas que podrían formar un campo de Higgs, y pensaron que su búsqueda podría tener éxito si pudieran recrear las condiciones justo después del Big Bang. En esas condiciones, podemos ver cómo las cosas como los quarks y los leptones volaban y si algo como el bosón de Higgs también se creó para proporcionar la masa que les permite agruparse en partículas compuestas como protones [fuente: STFC].

El Gran Colisionador de Hadrones es como una pista de NASCAR para enjambres de protones de carreras (y también algunos iones pesados). Esos protones giran en direcciones opuestas alrededor del círculo de casi 17 millas (27 kilómetros) y chocan entre sí millones de veces por segundo [fuente: Greene]. Cuando chocan, las partículas compuestas se pulverizan en sus partes más pequeñas: quarks y leptones. La energía que se crea puede permitirnos ver partículas realmente pesadas creadas en la colisión.

Aquí es donde empezamos a "ver" cosas como el bosón de Higgs. Los detectores en el LHC miden la energía y la carga de las partículas que salen de las colisiones de protones. Los detectores no son violetas que se contraen, el más grande en el LHC es de 82 pies (25 metros) de altura e igualmente ancho. Deben ser tan grandes porque se utilizan imanes gigantes para curvar el camino de las partículas.

Si curvamos la trayectoria de las partículas dentro de un campo magnético, podemos ver cómo reaccionan de manera diferente: algunas con un impulso realmente alto seguirán en línea recta, las que tienen un impulso más bajo formarán una espiral [fuente: CERN]. Así que el ímpetu es una pieza útil de información que los investigadores y los físicos pueden estudiar al analizar la identidad de una partícula en particular.

Los dispositivos de rastreo en los detectores también son útiles. Un dispositivo de rastreo registra las señales electrónicas que las partículas dejan atrás a medida que pasan por el detector, lo que a su vez le permite a una computadora hacer una representación gráfica de la trayectoria de la partícula.

Los calorímetros dentro de los detectores también ayudan con la identificación. Un calorímetro mide la energía que la partícula pierde después de la colisión y absorbe las partículas dentro del detector. Luego, los físicos pueden estudiar la radiación emitida por las partículas, lo que les ayuda a determinar algunos identificadores más únicos para partículas específicas [fuente: CERN].

Entonces, ¿qué aspecto tiene el bosón de Higgs? Bueno, odio decepcionar, pero el punto es que no podemos verlo. Es una pequeña partícula, hombre. No te vuelvas loca Lo que vemos en cambio es, bueno, los gráficos. Y los datos. Todos esos datos ruidosos que detallan la trayectoria de las partículas, la energía, los productos de descomposición y más, fueron barridos en los detectores y sintetizados en números fríos y duros. Esos números indicaron que se produjo un "exceso de eventos" que indicaba la existencia de Higgs [fuente: CERN].

Ahora no te desilusiones. La gente amable del CERN sabe lo que queremos: imágenes bonitas que muestran una representación del bosón de Higgs. Si desea ver una simulación gráfica de las colisiones, visite el sitio web del CERN para ver algunas representaciones (muy satisfactorias) de cómo se ve Higgs en acción [fuente: CERN].

Nota del autor: ¿Qué aspecto tiene el bosón de Higgs?

Cuando me imagino a los Higgs, creo que es justo decir que me imagino una gota de jarabe de arce que forma el almibarado campo de Higgs. No es exacto, pero me hace pensar mucho sobre la física de partículas que desayuna todos los fines de semana.


Suplemento De Vídeo: El bosón de Higgs y las simetrías de las Leyes de la Física. Dr. Juan Maldacena 2012.





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