EL BOSÓN DE HIGGS (LA PARTÍCULA DE DIOS)

EL BOSÓN DE HIGGS (LA PARTÍCULA DE DIOS)

Voy a intentar explicar de una manera simple y divulgativa qué es y qué resuelve el bosón de Higgs.

Una partícula elemental, en física, es una partícula sin estructura interna. Por ejemplo, un átomo no es una partícula elemental pues está formado por protones neutrones y electrones. Los protones y neutrones tampoco lo son pues están formados por quarks. Sin embargo, los electrones sí son partículas elementales.

Las partículas elementales tienen características diferentes: masa, carga, spin, isospín, etc. que las clasifican. Hay que hacer notar que por ejemplo la masa es una propiedad que se puede tener o no. Es decir, hay partículas sin masa.

Todo lo observable es materia y sus interacciones. Esto es, vemos una piedra (materia) caer (interacción gravitatoria); vemos un imán (materia) atraer a otro (interacción magnética) etc. Tanto la materia como sus interacciones tienen asociadas partículas.

Las partículas constituyentes de la mat eria se llaman fermiones y las asociadas a las interacciones bosones. Por ejemplo, un ser humano está formado por células, estas por moléculas, estas por átomos y estos por fermiones (electrones y quarks) y las relaciones entre estos fermiones que conforman la estructura de la materia son las interacciones.

Hay cuatro fuerzas (interacciones) en la naturaleza:

·         Gravitatoria (responsable, por ejemplo, de los movimientos de los planetas o de que las manzanas caigan del árbol).

·         Electromagnética (responsable, por ejemplo, de la atracción/repulsión entre imanes o de la electricidad y también de que cuando empujo una mesa mi mano no la atraviese como si yo fuese un “fantasma”).

·         Interacción fuerte (responsable de que los protones y neutrones en el núcleo del átomo se mantengan unidos).

·         Interacción débil (responsable de que en algunos núcleos los neutrones se transformen en un protón y un electrón). 

Estas fuerzas, como decía, llevan asociadas partículas (bosones). ¿En qué sentido? Los estudiantes de bachillerato relacionan fuerza con una fórmula. Así son populares la fórmula de la atracción gravitatoria, la de ley de Coulomb, la fuerza de Lorentz, etc. En teoría de partículas, sin embargo, las fuerzas son el resultado de la interacción con partículas mediadoras. Voy a explicarlo metafóricamente: Por ejemplo una fuerza atractiva sería como si dos tenistas (fermiones) estuviesen intercambiándose indefinidamente la pelota (bosón) que los mantiene unidos. O una fuerza repulsiva sería como si dos personas (fermiones) se estuviesen continuamente tirando piedras (bosones) y alejándose uno del otro para no ser dañados.

Cada fuerza tiene asignado sus bosones:

·         La gravitatoria el gravitón

·         La electromagnética el fotón

·         La fuerte el gluon

·         La débil  las partículas W y Z  

A los físicos teóricos la existencia de cuatro interacciones no les gusta (¿por qué cuatro y no diez o tres o…una?). La teoría de unificación es la pretensión de conseguir una teoría que presente las cuatro fuerzas como cuatro manifestaciones distintas de una sola. Ya ha habido grandes avances en unificar las fuerzas electromagnética, la débil y la fuerte pero uno de los escollos era que los bosones fotón y gluon no tienen masa (el gravitón tampoco) pero las partículas W y Z sí. 

 

¿Cómo se explica esto? La explicación propuesta por el físico británico Peter Higgs es que existe un campo que permea  todo (campo de Higgs). Voy a recurrir otra vez a la metáfora: Imagínese que todo esté lleno de tinta china (campo de Higgs)  y algunas sustancias se manchan mucho como el papel secante (partículas W y Z)  y otras son impermeables (fotones). Es decir, el tener o no tener masa sería el resultado de la interacción entre el campo de Higgs y los bosones.

De la misma forma que por ejemplo la luz (campo electromagnético) tiene un paquete mínimo de energía (fotón), el campo de Higgs tiene un paquete mínimo que se denomina bosón de Higgs.  Peter Higgs había postulado su existencia en 1964. En 2012 se detectó, o sea, se comprobó experimentalmente su existencia (y a Peter Higgs se le concedió el premio nobel).

En resumen, el bosón de Higgs es “necesario” para la teoría de unificación que explica la existencia de materia y sus interacciones, es decir, de  todo lo que vemos en el universo…incluso nosotros mismos. De ahí también el nombre de “partícula de Dios”.                                             Felipe Cuesta