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 masiva teorizada no ano 1964 dentro do esquema do modelo estándar da física de partículas. É a derraderia partícula do modelo estándar que foi observada, confirmouse a sua existencia polo CERN o 14 de marzo de 2013 - os resultados preliminares comunicaronse públicamente o 4 de xullo de 2012-, e desenvolve un papel importante na explicación da existencia do mecanismo do Campo de BEH ou Campo de Higgs, que da orixe a 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.

Unha simulación do detector CMS do Gran colisor de hadróns, mostrando como se previa que foran as trazas do Bosón de Higgs.
Localización 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. Peter Higgs, François Englert, sendo os dous fisicos ainda vivos dos tres, recibiron o Premio Nobel de Física no ano 2013.

Visión teórica xeral[editar | editar a fonte]

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 dos neutros 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. A masa do bosón buscábase entre 115 e os 180 GeV, franxa na que o modelo estándar pode ser válido a todas as escalas enerxéticas até a escala de Planck (1016 TeV). O bosón atopado polo CERN ten 125,3 GeV (unhas 130 veces a masa dun protón), con un sigma de 4,9.

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 previa[editar | editar a fonte]

Ata o ano 2012, o bosón de Higgs non fora 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 permitiu 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 de bosons de Higgs, mais a evidencia era inconclusa.[4]. Gran colisor de hadróns, xa construido no CERN confirmou a existencia de este bosón preliminarmente no 2012.

A búsca do bosón de Higgs é tamén era o obxectivo de certos experimentos do Tevatrón no Fermilab.

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

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 | editar a fonte]

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.

Notas[editar | editar a fonte]

  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. S. Dimopoulos and L. Susskind (1979). "Mass Without Scalars". Nucl.Phys.B 155: 237-252. 
  6. L. F. Abbott and E. Farhi (1981). "Are the Weak Interactions Strong?". Phys.Lett.B 101: 69. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Bibliografía[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]

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?"