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El Bosón de Higgs, a razón del Nobel

Arturo Tinoco
18/nov/2013

Este ha sido un buen año para la Física de partículas, especialmente porque el bosón de Higgs se coronó ganador del premio Nobel y, con ello, investigadores del Instituto de Física han promovido el conocimiento sobre el origen y significado del premio y del descubrimiento.

En la charla “Las ideas detrás del Nobel en Física 2013” por Genaro Toledo y Carlos Chávez en el Auditorio Alejandra Jáidar el pasado martes 22 de octubre del 2013, Genaro Toledo describió el concepto teórico del bosón de Higgs y Carlos Chávez explicó la parte experimental, ambos ponentes son egresados del Instituto Politécnico Nacional y actualmente Genaro Toledo trabaja en el IFUNAM y Carlos Chávez en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN).

“Mucha de la información que muestran los medios se queda corta por el tiempo reducido que le ofrecen a nuestros colegas”, aseveró Toledo porque los medios suelen resumir al bosón de Higgs como la partícula que da masa y no hacen hincapié en el concepto de campo (el conjunto de fuerzas que generan un tipo de energía potencial característica, como el campo eléctrico). El concepto del bosón de Higgs no es nuevo y lleva muchas ideas y teorías desarrolladas previamente.

Toledo dio las principales bases teóricas relacionadas con la mecánica cuántica; explicó que una partícula puede ser vista como una función de onda (función relacionada con la probabilidad de encontrar a una partícula en cierta región bajo la acción de un potencial) y presentó los componentes del modelo estándar: quarks (up, down, top, bottom, strange y charm), leptones (electrón, neutrino, muon y tau) anti-quarks y antileptones y el nuevo miembro de la familia: el bosón de Higgs. Estas partículas pueden ser vistas como esferas libres o interacciones de algún tipo entre ellas.

El ponente hizo hincapié en dos conceptos clave para entender aún más al nuevo hallazgo: la simetría de norma global y local. Estas simetrías son transformaciones que se aplican a la función de onda.

“La diferencia entre ambas transformaciones es que la global no depende de la posición, mientras que la local sí. Las implicaciones físicas de una y otra son diferentes, en la global entendemos que las cantidades conservadas, como la carga eléctrica, son resultado de una simetría de este tipo. En el caso local, entendemos que las interacciones son el resultado de ellas”, dijo a Noticias IFUNAM.

Para lograr la invariancia (no cambio) de norma local se requiere una partícula sin masa, para lograr el rompimiento de la simetría global implica la existencia de una partícula sin masa, llamada bosón de Goldstone. La masa del bosón surge por el rompimiento abrupto de la simetría de norma local, es una transición de fase.


Bosón de Higgs en el potencial del campo de Higgs.

Toledo también presentó los trabajos de los investigadores que permitieron el concepto de bosón de Higgs: Paul Dirac, Julian Schiwner, David Boulware, Walter Gilbert, F. Englert, R. Brout, Peter Higgs, Guralnik, Kibble y Hagen.

El turno de Toledo finalizó enlistando las características del bosón de Higgs: la partícula remanente del rompimiento es el Higgs, es eléctricamente neutro, tiene espín cero, es simétrico ante inversión de coordenadas (paridad positiva) y la interacción de las partículas con el Higgs es proporcional a la masa.

Carlos Chávez habló acerca de su trabajo en el CERN el cual consiste en estudiar la interacción bottom-bottom para detectar la formación del Higgs.

El egresado del IPN forma parte del laboratorio Atlas del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) donde trabaja en el sistema del trigger (base de datos) analizando un gran número de datos, pues en un sólo impacto de poco menos del billón se logra producir un bosón de Higgs, el trabajo de Carlos Chávez consiste en detectar la traza de esta partícula y alentó a los estudiantes a trabajar en el análisis de datos de dicha institución.