Hallaron el Boson de Higgs?

04 de julio 2012 
Cortesía del CERN 

El largo viaje para la detección de una partícula elemental conocida como bosón de Higgs o popularmente, como la particula de Dios, que se inició un cuarto de siglo atrás, por fin ha llegado a su fin, dicen los físicos.

Ejemplo de una de las colisiones

Los científicos del Laboratorio Europeo de Física de Partículas, CERN, cerca de Ginebra, anunciaron el miércoles que hallaron una partícula cuya descripción es igual al boson de Higgs, aunque sigue existiendo la posibilidad poco probable de que sea un error de identificación.

“Hemos alcanzado un hito en nuestra comprensión de la naturaleza”, dijo el director general del CERN, Rolf Heuer. “El descubrimiento de una partícula en consonancia con el bosón de Higgs abre el camino a estudios más detallados …, y es probable que arrojen luz sobre otros misterios de nuestro universo “, añadió.

Que es el Boson de Higss?

El bosón de Higgs es la última pieza fundamental que ha estado ausente desde que se hizo el “Modelo Estándar”, un cuadro de trabajo que usan la mayoria de los cientificos y que describe la estructura de la materia en el universo.

El bosón de Higgs combina dos fuerzas de la naturaleza e indica que son, de hecho, los diferentes aspectos de una fuerza más fundamental. La partícula es también responsable de la existencia de la masa en partículas elementales.

La unificacion de las fuerzas del Universo

Los físicos han estado esperando una teoría general de la naturaleza que pueda unificar las cuatro fuerzas fundamentales conocidas en el universo: la fuerza débil responsable de la radioactividad, la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte responsable de la existencia de protones y neutrones, el núcleo del átomo, y la gravitación.

El camino para unificar las fuerzas se completó con el descubrimiento de la partícula de Higgs: La unión de dos fuerzas elementales: la fuerza electromagnética y la débil, para convertirse en la fuerz “electrodébil”.

Uno de los aspectos del bosón de Higgs, llamado así por el físico escocés Peter Higgs, se manifiesta dando masa a las particulas portadoras de la fuerza débil, conocidas como particulas “W” y “Z”.

El super colisionador de Hadrones

En el esfuerzo por descubrir el bosón de Higgs, unificar las fuerzas fundamentales de la naturaleza y comprender el origen de la masa en el universo, los científicos construyeron la máquina más grande del mundo. Es un acelerador de partículas situado a los largo de 27 km en un túnel circular por debajo de la frontera entre Francia y Suiza, en el laboratorio de física de partículas europeo, el CERN, cerca de Ginebra.

Este acelerador, el Large Hadron Collider, acelera los haces de protones, partículas subatómicas en el núcleo del átomo, hasta 99,999998 por ciento de la velocidad de la luz. Según la teoría de la relatividad de Einstein, esto aumento su masa en un 7.500 veces.

El acelerador provoca choques que liberan mucha energía, los protones “explotan”. En menos tiempo que un parpadeo, se dan dentro del acelerador las condiciones similares a las que existían en el universo en su primera fracción de segundo despues del Big Bang. Como resultado, las partículas de materia se convierten en energía, de acuerdo con la famosa ecuación de Albert Einstein que describe la conversión de materia en energía: E = mc2. Luego, el sistema se enfría, y la energía vuelve a convertirse en partículas.

Las colisiones producen partículas muy energéticas, algunas de las cuales existen por períodos muy cortos de tiempo. La única manera de discernir su existencia consiste en identificar las huellas que dejan atrás. Para este propósito, una variedad de detectores de partículas se han desarrollado, cada uno optimizado para la captura de determinados tipos de partículas.

El proceso del hallazgo

Los científicos analizaron datos de miles de billones de colisiones de protones. Se espera que los bosones de Higgs surjan junto con muchas otras partículas similares. La evidencia para sugerir la existencia del bosón de Higgs se plantea a través de la búsqueda de anomalías en los datos recogidos en comparación con los datos esperados si esta partícula no existiera.

Claramente se ve un pico estadistico en 126 GeV. La curva con picos suaves es lo observado, la curva descendente rodeada por zonas verdes y amarillas lo esperado… Arriba de 142 GeV tambien hay otro pico….

Esta búsqueda se centra en la estimación de la masa de la partícula: 126 billones de electrón-voltios (GeV). Los GeV se utilizan como unidad de masa para las partículas a escala atómica. Cuando los científicos se las arreglan para encontrar este tipo de anomalías, entonces se debe descartar la posibilidad de que sea debida a una fluctuación estadística.

Los cálculos realizados por los científicos en las últimas semanas han puesto de manifiesto, con un alto grado de significación estadística, una nueva partícula con una masa similar a la masa que se espera del Higgs, anunciaron los investigadores. Su redacción es deliberadamente cauta, dejando espacio para la posibilidad de que una nueva partícula que no sea el bosón de Higgs se puede encontrar dentro de este rango de masas.

La probabilidad de que esto sea, de hecho, otra partícula, es bastante baja, agregaron.

“Este es el día más importante de mi vida”, dijo el físico Eilam Gross del Instituto de Ciencia Weizmann en Rehovot, Israel, un alto miembro del equipo internacional de científicos involucrado en la investigación. “He estado buscando el bosón de Higgs desde que era estudiante en la década de 1980. Incluso después de 25 años, todavía fue una sorpresa. No importa cómo lo llames – ya no estamos buscando el bosón de Higgs, sino que haremos la medición de sus propiedades “.