En cristiano, por favor: ¿Qué es el bosón de Higgs?

Si ha leído la sección de Ciencia del periódico estos últimos días, se habrá enterado del revuelo que se ha causado con el anuncio, por parte del CERN, del “acorralamiento” del Bosón de Higgs o “partícula de Dios”. Como de costumbre, si no tiene ni idea de qué es esa partícula de nombre tan rimbombante, ha venido al lugar indicado para acabar con las pocas certezas que tuviera: en este tema servidor patina considerablemente, así que yo que usted no dejaría de leer las estupendas entradas aparecidas en ARN (de mi colega Ruymán Azzollini), Conexión CausalHomínidos, Microsiervos, Ciencia Kanija y Francis thE mule Science News.

Aún así, vamos a intentarlo.

¿Qué es el bosón de Higgs?

Según el modelo estándar actual de física de partículas, las partículas elementales son los bloques básicos que constituyen el Universo, como si se tratara de un juego de construcción. Entre los ejemplos más conocidos están los fotones, los electrones o los quarks —los cuales se combinan de tres en tres para formar protones o neutrones, el núcleo de los átomos que conforman los ciento y pico elementos de la tabla periódica.

El bosón de Higgs, nombrado en honor de Peter Higgs, quien lo propuso en 1964, es la más huidiza de estas partículas y, al mismo tiempo, una de las más importantes. Porque el bosón de Higgs es, según la teoría, la partícula responsable de que las demás partículas tengan masa, unas más, y otras menos —como los fotones, que no la tienen en absoluto.

¿Y cómo? Pues imaginemos que el bosón de Higgs es una gota de agua. Si juntamos muchas gotas podremos llegar a llenar una piscina. Esta piscina sería lo que se conoce como campo de Higgs. Ahora, el agua ofrecerá más o menos resistencia al avance de un cuerpo en función de lo aerodinámico que sea. Así, una carpa podrá atravesar la piscina en un santiamén, a diferencia del vecino del quinto, cuya dieta básica consiste en pizza, coca-cola y sesiones de World of Warcraft hasta las tantas de la madrugada.

Con el campo de Higgs y la masa ocurre lo mismo. Una partícula es más o menos masiva en función de la resistencia que oponga a su avance el campo de Higgs que nos rodea.

O, en palabras de Don Lincoln, científico del Fermilab (en inglés con subtítulos en español):

¿Cómo se busca el bosón de Higgs?

Curiosamente, uno no puede salir a tomarse una cerveza y toparse con el bosón de Higgs, pues éste no existe de manera estable en la naturaleza. De modo que la manera que demostrar que existe es… construyéndolo. Para eso, necesitamos es un acelerador de partículas gigantesco. En esencia, esto es una autopista de partículas gigantesca en forma de anillo. Allí podemos poner a circular protones, por ejemplo, acelerándolos hasta velocidades cercanas a la de la luz. Cuanto más grande sea el anillo, más velocidad —y por tanto más energía cinética— podremos imprimir a las partículas (para que se hagan una idea, el anillo principal del LHC tiene casi 9 kilómetros de diámetro).

Pues bien, la idea es que, cuando las partículas hayan alcanzado la velocidad que queramos, los haremos colisionar con los que vienen en sentido contrario. El resultado es un impacto tan energético que se pueden crear nuevas partículas, pues, tal y como nos dice la famosa ecuación de Einstein E=mc2, masa y energía son dos caras de la misma moneda, y se puede transformar la una en la otra.

Así, si le damos a las partículas la cantidad exacta de energía cinética, en la colisión se producirá un bosón de Higgs, que acto seguido se desintegrará a su vez en otras partículas, que podremos, esas sí, registrar en nuestros detectores.

Un momento: si es el bosón de Higgs es inestable, si se desintegra al formarse, entonces, ¿cómo da la masa a las partículas?

Buena pregunta. Tanto, que no tiene fácil respuesta. Digamos que, para que la teoría funcione, no es necesario que los bosones individuales estén ahí, sino que esté el campo —ocurre lo mismo en las desintegraciones en las que se ven implicados fotones, que conocemos bien. De hecho, ni siquiera los bosones están “ahí”: la mecánica cuántica, que rige a estas escalas, predice que los bosones (o cualquier otra partícula) no están en un lugar puntual, sino difuminados por toda una región. Y a veces, que estén y no estén al mismo tiempo, o incluso que se creen de la nada durante un instante, de manera que interactúen aún siendo virtuales.

Sí, el mundo a escala subatómica es muy raro. Si no lo entiende, no se preocupe: en realidad, nadie lo hace (agradezco a fooly_cooly de stringers.esy a yosoyt… por iluminarme en este apartado, defendiéndose hábilmente de mi intento de ponerles contra las cuerdas).

¿Qué tiene que ver el bosón de Higgs con Dios?



Nada. Lo de la partícula de Dios es un ejemplo más de nombre puesto con afán sensacionalista. En este caso el de un editor, como cuenta aquí Ruymán Azzollini. Ni la existencia del bosón de Higgs demostraría la existencia de Dios, ni su ausencia probaría su inexistencia.

Entonces, ¿han encontrado el bosón de Higgs o no?

No. No lo han encontrado, pero han demostrado que no puede tener una energía por debajo de 114 ni por encima de 130 GeV. Esa unidad tan rara es el gigaelectronvoltio, y se usa para medir las energías (y por tanto las masas, recordemos la ecuación de Einstein) de los habitantes del mundo subatómico. Para que se haga una idea, 1 GeV es, aproximadamente, la energía en reposo de 1 protón.

Pero eso, por sí solo, habría sido poco motivo de anuncio. El caso es que dos equipos, de manera independiente, han encontrado un “exceso de eventos” (esto es, más reacciones de producción y desintegración de partículas de lo esperado) a 126 GeV.

Esto, si bien no demuestra la existencia del famoso bosón, sí que resulta prometedor, y hará que estemos atentos a las noticias de los próximos meses, cuando se confirmará (o desmentirá) el bosón de Higgs, en lo que será un hito histórico en nuestro conocimiento del Universo de lo más pequeño.
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Acerca de Miguel Santander

Tras el Horizonte de Sucesos
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11 respuestas a En cristiano, por favor: ¿Qué es el bosón de Higgs?

  1. Estropájara dijo:

    Muchas gracias!!!! Ha sido muy aclarador, incluso para mí que soy una necia en estos temas.

    • Un necio es el que ignora cuando debería saber, no el que no sabe algo y se interesa por aprenderlo o entenderlo. Eso es loable. Y en tu caso, más aún, porque la idea de esta sección de “En Cristiano” fue tuya, te lo recuerdo… 😉

      ¡Así que gracias!

  2. Ruymán dijo:

    Pues enhorabuena, lo has conseguido, muy ameno y bien clarito, como siempre (y gracias!).

  3. Álvaro dijo:

    Genial como siempre, Miguel! Muy bien explicado y con buenos enlaces. Habrá que estar bien pendiente de esto, que igual condiciona un poquito nuesto campo… ¿no crees?

  4. Ali dijo:

    Gracias Miguel.
    Yo estoy en las mismas que Estropájara (jajaja, me encantó el nombrecito). No tengo ni la menor idea de porqué leo todo, todito lo que publican sobre estos y otros temas de la física, astronomía, etc. etc. tanto tú, como Francis y algunos otros más. Para mi todo esto es casi como ciencia ficción, con más dificultades para poder entender eso sí. Pero gracias a ti y a otros como tú, que nos acercan la ciencia y la hacen algo más entendible, he logrado al menos darme cuenta de que estos universos pequeñísimos se las traen y puchas que son interesantes. No sabes cómo lamento que mis células grises sean tan subdesarrolladas en las áreas científicas y para terminar de completarla, ya están harto viejitas, pero a porfiada no me la gana nadie cuando algo me interesa, así que seguiré intruseando en estos blogs y ojalá se acuerden de nosotros y hablen en “cristiano”, al menos para poder tener alguna idea de lo que están diciendo.
    Felicidades.

  5. Jorge garcía-Rojas dijo:

    Por fin!!! Gracias a Ruymán y a ti, por fin me he enterado de qué va el tema… A ver si se lo explico a Olga y lo pilla 😛

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