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
