Bosón de Higgs

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.

O bosón de Higgs, tamén chamado bosón escalar (polo propio Peter Higgs, pois o termo bosón dinos que ten un spin -xiro- enteiro, e escalar que o valor do xiro é 0), é unha partícula elemental hipotética masiva intuída polo modelo estándar da física de partículas. É a única partícula do modelo estándar que non foi observada ata o momento, pero desenvolve un papel importante na explicación da orixe da masa doutras partículas elementais, en particular a diferenza entre o fotón (sen masa) e os bosons W e Z (relativamente pesados). As partículas elementais con masa e a diferenza entre electromagnetismo (causado polos fotóns) e a forza débil (causada polos bosóns W e Z) son críticos en moitos aspectos da estrutura microscópica (e así macroscópica) da materia. Con isto, se a partícula existe, o bosón de Higgs tería un enorme efecto na física e no mundo de hoxe.

Unha simulación do detector CMS do Gran colisor de hadróns, mostrando como se prevé que sexan as trazas do Bosón de Higgs.

Ata 2009, ningún experimento detectou directamente a existencia do bosón de Higgs. O mecanismo de Higgs, o que dá masa ó vector bosón, foi teorizado en 1964 por Peter Higgs, François Englert e Robert Brout que traballaban nas ideas de Philip Anderson, e independentemente por G. S. Guralnik, C. R. Hagen e T. W. B. Kibble.[1] Higgs propuxo que a existencia dunha partícula escalar masiva podería ser unha proba da teoría, un comentario engadido a unha carta a Physical Review[2] na que suxeriu na referencia.[3] Steven Weinberg e Abdus Salam foron os primeiros en aplicar o mecanismo de Higgs á ruptura espontánea de simetría electrodébil. A teoría electrodébil predice unha partícula neutra cunha masa non moi afastada á dos bosons W e Z. O 4 de xullo de 2012 o equipo do CMS (Compact Muon Solenoid) do CERN anunciou o achado dun bosón cunha masa de 125.3 ± 0.6 GeV/c2 e cun nivel de confianza estatístida de 4,9 sigma e o equipo do experimento ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) amosou datos indicando a observación dunha nova partícula, cun nivel de confianza de 5 sigma, cunha masa arredor de 126 GeV. Estes datos apuntan claramente ao bosón de Higgs.

Índice

Visión teórica xeral [editar]

A partícula chamada bosón de Higgs é un cuanto dun dos compoñentes do campo de Higgs. Nun espazo baldeiro, o campo de Higgs adquire un valor diferente de cero que permanece constante no tempo e en todo lugar do universo. O valor esperado de vacío (VEV) dun campo de Higgs é constante e igual a 246 GeV. A existencia dun VeV non cero ten unha importancia fundamental: da unha masa a cada partícula elemental, incluíndo ó bosón de Higgs. En particular, a adquisición espontánea dun VeV diferente de cero creba a simetría gaugiana electrodébil, un fenómeno coñecido coma o mecanismo de Higgs. Este é o simple mecanismo capaz de dar masa a un bosón de gauge que é tamén compatible coa Teoría de campo de gauge.

No modelo estándar, un campo de Higgs consiste en dous campos neutrais e dous cargados. Os dous compoñentes cargados e un do neutro son bosons de Goldstone, que non teñen masa e convirtense, respectivamente, nos compoñentes lonxitudinais de terceira-polarización dos bosons W e Z (masivos). O cuántico dos restantes compoñentes neutrais corresponden ós bosons masivos de Higgs. Un campo de Higgs é un campo escalar, o bosón de Higgs ten un spin cero e non ten momento angular intrínseco. O bosón de Higgs é tamén a súa propia antipartícula e ten simetría CP.

O modelo estándar non predice o valor da masa do bosón de Higgs. Se a masa deste bosón é entre 115 e 180 GeV, entón o modelo estándar pode ser válido a todas as escalas enerxéticas sta a escala de Planck (1016 TeV). Moitas teorías están á expectativa dunha nova física mais alá do modelo estándar que podería xurdir a escalas de TeV, basadas nas carencias do modelo estándar. A escala mais alta posible de masa permitida no bosón de Higgs (ou nalgunha ruptura espontánea de simetría electrodébil) é de un TeV; tras ese punto o modelo estándar volvese inconsistente sen un mecanismo de ese tipo porque a unicidad é violada en certos procesos de dispersión. Moitos modelos de supersimetría predicen que p bosón de Higgs terá unha masa só lixeiramente por enriba dos actuais límites experimentais, a uns 120 GeV ou menos.

Investigación experimental [editar]

Ata a data, ano 2008, o bosón de Higgs non foi observado experimentalmente, a pesar dos grandes esforzos de investigación nos experimentos dos aceleradores de partículas coma o CERN ou o Fermilab. A non observación de probas claras permite estimar un valor mínimo experimental de masa 114.4 GeV para o bosón de Higgs do modelo estándar, cun nivel de confianza do 95%. Un pequeno número de eventos non concluíntes foron rexistrados experimentalmente no colisor LEP no CERN. Estes puideron ser interpretados como resultados dos bosons de Higgs, mais a evidencia é inconclusa.[4] Espérase que o Gran colisor de hadróns, xa construido no CERN poida confirmar ou desmentir a existencia de este bosón.

O estudo mais preciso das medidas permite concluir que o bosón masivo de Higgs do modelo estándar ten unha magnitude maior de 144 GeV, cun 95% de nivel de confianza,[5] así se afirma desde marzo de 2007 (incorporando unha medida actualizada das masas do quark arriba e do bosón W). A búsca do bosón de Higgs é tamén o obxectivo de certos experimentos do Tevatrón no Fermilab.

Alternativas ó mecanismo de Higgs para a ruptura espontánea da simetría electrodébil [editar]

Dende os anos nos que foi proposto o bosón de Higgs, existiron moitos mecanismos alternativos ó mecanismo proposto por Higgs. Tódalas outras alternativas usan unha dinámica que interactua fortemente para producir un valor esperado do vacío que rompa a simetría electrodébil. Unha lista parcial de esos mecanismos alternativos é:

Na ficción [editar]

Hai que mencionar que os bosons de Higgs denomínanse a veces, en algúns artigos populares, como as 'Partículas de Deus' ou 'Partículas Divinas' a raíz do título dun libro non científico (libro de divulgación científica) escrito por Leon Lederman, laureado co Nobel en 1988. Esta forma de nomealo está moitas veces envolta con propiedades fantasiosas. Na teoría actual da partícula só se descoñece o valor exacto da súa masa (e está por confirmar a súa existencia).

Notas [editar]

  1. ↑ Global Conservation Laws and Massless Particles
  2. ↑ Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons
  3. ↑ P. Higgs (2001), review lecture "My life as a Boson".
  4. ↑ Searches for Higgs Bosons (pdf), from W.-M. Yao et al. (2006). "Review of Particle Physics". J Phys. G 33: 1. http://pdg.lbl.gov. 
  5. ↑ "Tevatron collider yields new results on subatomic matter, forces". http://www.fnal.gov/pub/presspass/press_releases/tevatronresults.html. 
  6. ↑ S. Dimopoulos and L. Susskind (1979). "Mass Without Scalars". Nucl.Phys.B 155: 237-252. 
  7. ↑ L. F. Abbott and E. Farhi (1981). "Are the Weak Interactions Strong?". Phys.Lett.B 101: 69. 

Véxase tamén [editar]

Bibliografía [editar]

Outros artigos [editar]

Ligazóns externas [editar]

In 1993, the UK Science Minister, William Waldegrave, Baron Waldegrave of North Hill|William Waldegrave, challenged physicists to produce an answer that would fit on one page to the question "What is the Higgs boson, and why do we want to find it?"
Traído desde "http://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Bosón_de_Higgs&oldid=2874716"