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El Boson de Higgs: cerca de descifrar el origen del universo

      
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El Boson de Higgs: cerca de descifrar el origen del universo .
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El miércoles 4 de julio, en Ginebra, el director del CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas, el más importante en el mundo) empezó hablando con la gravedad de quien está seguro de que habrá un antes y un después: “Alcanzamos un hito en nuestra comprensión de la naturaleza”, dijo Rolf Heuer. Básicamente, estaba a punto de anunciar que, en términos callejeros, habían encontrado el famoso bosón de Higgs, una partícula clave para descifrar el origen de la materia y del universo mismo pero que, de acuerdo con el rigor de la física, andaban muy cerca aunque todavía faltaban pruebas que demostraran un descubrimiento que parte en dos la comprensión de todo lo que nos rodea.

“Como hombre de la calle diría que tenemos el bosón de Higgs; como científico debo decir que tenemos un bosón y ahora veremos de qué bosón se trata”, le aseguró Heuer a la prensa mundial en Suiza, que se reunió como suele hacerlo en los últimos años cada vez que se menciona al Higgs.
 

Pero, ¿por qué tanto alboroto?Tres expertos, todos ellos colombianos, del grupo de Física de Altas Energías de la Universidad de los Andes y que han trabajado en el laboratorio CERN, donde se llevan a cabo los experimentos, prepararon un texto desde Ginebra (Suiza) en el que explican de qué se trata todo esto del bosón de Higgs y la relevancia de su descubrimiento.
 
 
 

¿Se encontró el Higgs?


Este miércoles, en el laboratorio CERN en Ginebra, se presentaron los resultados más recientes en la búsqueda del bosón de Higgs. Los datos fueron recolectados hasta finales de junio de este año como resultado de las colisiones que se logran en el acelerador de partículas, un gran dispositivo en un túnel de 27 kilómetros en el que dos haces de protones son acelerados en sentidos opuestos hasta alcanzar el 99,99% de la velocidad de la luz para chocar entre sí y simular eventos como los ocurridos después del big bang. Para este caso, la colisión se hizo con una energía de 8TeV.

El pasado lunes 2 de julio, en el Laboratorio Fermilab en Chicago, los experimentos D0 y CDF habían presentado los resultados de sus respectivas búsquedas del Higgs en colisiones protón-antiprotón a una energía de 2 TeV.
 

En conjunto, los resultados de todos estos experimentos llamados CMS, ATLAS, D0 y CDF, indican la existencia de una partícula nunca antes observada (con una masa alrededor de 125 GeV) consistente con el bosón de Higgs. Para determinar si es o no, hace falta recolectar y estudiar más datos para ver sus propiedades físicas. Es clave ser muy precisos, porque cualquier inconsistencia marcaría el camino en la búsqueda de fenómenos físicos completamente nuevos.
 
 

¿Qué es el Higgs?

 

Para nadie es un secreto que, desde la época de los filósofos griegos, hemos estado interesados en hallar los componentes fundamentales de la naturaleza. Y podríamos estar cerca: durante el siglo XX, gracias a experimentos de rayos cósmicos y de estos aceleradores de protones y electrones, nuevas partículas han sido descubiertas, estudiadas y se han convertido en un rompecabezas para los físicos que, con paciencia, han tratado de armarlo pieza por pieza. Una de las posibles imágenes de ese rompecabezas final es el llamado modelo estándar, un modelo matemático que explica cuáles son las fichas básicas a partir de las cuales toda la naturaleza puede ser explicada. Estas fichas básicas son llamadas quarks y leptones. El modelo estándar además explica cuáles son las interacciones que existen entre estas partículas básicas.

Para entender por qué los quarks y leptones tienen diferentes masas, el modelo estándar plantea la existencia de un campo que permea todo el universo, que es el campo de Higgs (nombre dado en honor a Peter Higgs, uno de los físicos que primero propuso esta explicación en 1964). Como cada quark y leptón tiene una interacción de diferente intensidad con este campo, es por esto que tienen una masa diferente.  Es sorprendente la precisión con que el modelo estándar ha logrado reproducir el comportamiento microscópico de la naturaleza.

Todos los quarks, leptones y propiedades predichas por el modelo estándar han sido corroboradas con mediciones de alta precisión. Pero la única partícula que ha faltado por descubrir es el 'protagonista' de la historia, el bosón de Higgs, a través de la cual las partículas interactúan con el campo para adquirir masa.
 
 
Lo que se ha hecho y lo que viene

La búsqueda del bosón de Higgs ha representado el problema científico más importante en física en las últimas tres décadas. Se requieren grandes aceleradores de partículas, detectores muy complejos y sofisticadas herramientas computacionales, que permitan estudiar los productos resultantes de las colisiones para buscar entre ellos el rastro del bosón de Higgs.

Hay dos grandes aceleradores de partículas en el mundo, el Tevatrón, en Chicago (laboratorio Fermilab) y el LHC, Ginebra (del CERN). Recientemente, el Tevatrón fue apagado luego de años de uso, pero se siguen analizando sus datos. Este lunes, de hecho, se anunciaron los resultados finales de los experimentos D-Cero y CDF del Tevatrón, después de una década de búsqueda y análisis de mucha estadística acumulada: En Fermilab observan un exceso de eventos compatible con una partícula con una masa cercana a 133 veces la masa del protón que sigue uno de los decaimientos (en dos quarks b) que se esperan del bosón de Higgs. Y ahora, miércoles 4 de Julio,  los experimentos ATLAS y CMS, del acelerador LHC en Ginebra -Suiza-, del CERN, anunciaron el descubrimiento de una partícula decayendo como se espera del bosón de Higgs (en dos fotones y en cuatro leptones) y alrededor de la misma masa observada en el Tevatrón.

Que la partícula descubierta sea realmente el bosón de Higgs del modelo estándar,
o sea una variante fuera del modelo estándar, requiere mayor estudio, acumulando mayor estadística que permita precisar las propiedades y naturaleza del bosón descubierto y se pueda, con mayor precisión, anunciar si la nueva partícula observada es realmente el bosón de Higgs.
 


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