thrall

17 de abril de 2024 às 07:12 5 views

Una traza hipotética del bosón de Higgs en una colisión simulada de protón-protón.
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ComposiciónPartícula elemental

FamiliaBosón

EstadoParcialmente confirmada: descubierta en el CERN una nueva partícula con propiedades compatibles.1​

TeorizadaR. Brout, F. Englert, P. Higgs, G. S. Guralnik, C. R. Hagen y T. W. B. Kibble (1964)

DescubiertaUna partícula compatible ha sido hallada

El bosón de Higgs o partícula de Higgs es una partícula fundamental propuesta en el modelo estándar de física de partículas. Recibe su nombre en honor a Peter Higgs, quien, junto con otros, propuso en 1964 el hoy llamado mecanismo de Higgs para explicar el origen de la masa de las partículas elementales. El bosón de Higgs constituye el cuanto del campo de Higgs (la más pequeña excitación posible de este campo). Según el modelo propuesto, no posee espín, carga eléctrica o color, es muy inestable y se desintegra rápidamente: su vida media es del orden del zeptosegundo. En algunas variantes del modelo estándar puede haber varios bosones de Higgs.

La existencia del bosón de Higgs y del campo de Higgs asociado serían el más simple de varios métodos del modelo estándar de física de partículas que intentan explicar la razón de la existencia de masa en las partículas elementales. Esta teoría sugiere que un campo impregna todo el espacio y que las partículas elementales que interactúan con él adquieren masa, mientras que las que no interactúan con él no la tienen. En particular, dicho mecanismo justifica la enorme masa de los bosones vectoriales W y Z, como también la ausencia de masa de los fotones. Tanto las partículas W y Z como el fotón son bosones sin masa propia. Los primeros muestran una enorme masa porque interactúan fuertemente con el campo de Higgs, y el fotón no muestra ninguna masa porque no interactúa en absoluto con el campo de Higgs.

Historia

Los físicos de partículas sostienen que la materia está hecha de partículas fundamentales cuyas interacciones están mediadas por partículas de intercambio conocidas como partículas portadoras. A comienzos de la década de 1960 se habían descubierto o propuesto un número de estas partículas, junto con las teorías que sugieren cómo se relacionaban entre sí. Sin embargo era conocido que estas teorías estaban incompletas. Una omisión era que no podían explicar los orígenes de la masa como una propiedad de la materia. El teorema de Goldstone, relacionado con la simetría continua dentro de algunas teorías, también parecía descartar muchas soluciones obvias.

El mecanismo de Higgs es un proceso mediante el cual los bosones vectoriales pueden obtener masa invariante sin romper explícitamente la invariancia de gauge. La propuesta de ese mecanismo de ruptura espontánea de simetría fue sugerida originalmente en 1962 por Philip Warren Anderson y, en 1964, desarrollada en un modelo relativista completo de forma independiente y casi simultáneamente por tres grupos de físicos: por François Englert y Robert Brout; Las propiedades del modelo fueron adicionalmente consideradas por Guralnik en 1965 y Higgs en 1966. Los papeles mostraron que cuando una teoría de gauge se combina con un campo adicional que rompe espontáneamente la simetría del grupo, los bosones de gauge pueden adquirir consistentemente una masa finita. En 1967, Steven Weinberg y Abdus Salam fueron los primeros en aplicar el mecanismo de Higgs a la ruptura de la simetría electrodébil y mostraron cómo un mecanismo de Higgs podría incorporarse a la teoría electrodébil de Sheldon Glashow, en lo que se convirtió en el modelo estándar de física de partículas.

Propiedades

Muchas de las propiedades del bosón de Higgs, como se describe en el modelo estándar, están totalmente determinadas. Como su nombre indica, es un bosón, tiene espín 0 (lo que se denomina un bosón escalar). No posee carga eléctrica ni carga de color, por lo que no interacciona con el fotón ni con los gluones. Sin embargo interacciona con todas las partículas del modelo que poseen masa: los cuarks, los leptones cargados y los bosones W y Z de la interacción débil. Sus constantes de acoplamiento, que miden cuán intensa es cada una de esas interacciones, son conocidas: su valor es mayor cuanto mayor es la masa de la partícula correspondiente. En la versión original del modelo estándar, no se incluía la masa de los neutrinos ni, por tanto, una interacción entre estos y el Higgs. Aunque esta podría explicar la masa de los neutrinos, en principio su origen puede tener una naturaleza distinta​ El bosón de Higgs es además su propia antipartícula.

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