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¡Los Campos de Higgs! ¿Que es eso?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física Cuántica    ~    Comentarios Comments (6)

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Los campos de Higgsrompen la simetría de gran unificación y, de no encontrarlo,  ¿Sería como un empezar de nuevo?

Bueno, no exactamente. Pero, soy de la opinión que no debemos adelantar los acontecimientos y, debemos tener todas nuestras esperanzas puestas en que, la física teórica está próxima a obtener un gran éxito: confirmando la potencia de la simetría para conformar de manera correcta nuestros razonamientos matemáticos cuando se aventura en las profundidades de lo desconocido de la Naturaleza. Parece que estamos cerca y, si la noticia es confirmada…

Otro triunfo de la aparición del Bosón de Higgs, sería la confirmación de que, las fuerzas, en tiempos pasados eran una sola fuerza, es decir, el universo era parte de un todo simétrico que se desgarró en lo que actualmente conocemos. Por otra parte, sabiendo de la existencia del océano de Higgs, nuestra noción del espacio vacío tendría que ser re-establecida. Un espacio vacío no tiene que ser sinónimo de la NADA ABSOLUTA que, según parece, como la eternidad y lo infinito, no existen.

En Física, cuando hablamos del Campo de Higgs, todos pensamos, de inmediato, que es el campo responsable de la ruptura de simetría asociado con el Bosón de Higgs. El Campo de Higgs puede ser tanto una cantidad escalar elemental como el campo asociado con un estado ligado de dos fermiones. En el Modelo Winberg-Salam, el Campo de Higgs se considera como un campo escalar. En realidad no se saber si estas hipótesis son correctas o no (ahora esperamos que, con “la aparición del Bosón de Higgs, algo más nos digan al respecto), aunque intentos de construir una teoría electrodébil con estados ligados para el Campo de Higgs, conocidos como teorías de Technicolor, no fueron exitosos.

Los Campos de Higgs también aparecen en sistemas de muchos cuerpos que pueden ser formulados como una teoría cuántica de campos con un Bosón de Higgs un ejemplo es la teoría BCS de la superconductividad, en la que el Campo de Higgs está asociado con un par de Cooper, en vez de con un campo escalar elemental.

Mucho es lo que se habló de los océanos de Higgs que dicen permear todo el espacio, pero la energía potencial tomada del campo de Higgs difiere en varios aspectos de la acción de los campos familiares. La masa tomada de Higgs es en realidad masa en reposo. De hecho, en la que quizá sea la versión más apasionante de la teoría del campo de Higgs, éste genera toda la masa en reposo.  Otra diferencia es que la cantidad de masa que se traga del campo es distinta para las distintas partículas.  Esperémos que ahora, nos expliquen, con más conocimiento de causa, todas estas cuestiones que, una vez “hallado” el Bosón misterioso de Higgs, los interrogantes se habrán despejados.

 

¿Qué hace?   ¿estará buscando el Bosón de Higgs? ¡No hombre! Parece que ya ¡lo encontró!

 

Los teóricos dicen que las masas de las partículas de nuestro modelo estándar miden con qué intensidad se acoplan éstas al campo de Higgs.  La influencia de Higgs en las masas de los quarks y de los leptones, nos recuerda el descubrimiento por P. Zeeman, en 1.896, de la división de los niveles de energía de un electrón cuando se aplica un campo magnético al átomo.  El campo (que representa metafóricamente el papel de Higgs) rompe la simetría del espacio de la que el electrón disfrutaba.

Hasta ahora no tenemos ni idea de que reglas controlan los incrementos de masa generados por el Higgs (de ahí la expectación creada por el nuevo acelerador de partículas LHC). Pero el problema es irritante: ¿por qué sólo esas masas –Las masas de los W+, W, y Zº, y el up, el down, el encanto, el extraño, el top y el bottom, así como los leptones – que no forman ningún patrón obvio?

 

Las masas van de la del electrón 0’0005 GeV, a la del top, mayor que 91 GeV.  Deberíamos recordar que esta extraña idea (el Higgs) se empleó con mucho éxito para formular la teoría electro débil (Weinberg-Salam).  Allí se propuso el campo de Higgs como una forma de ocultar la unidad de las fuerzas electromagnéticas y débiles.  En la unidad hay cuatro partículas mensajeras sin masa  los W+, W, Zº y fotón que llevan la fuerza electro-débil.  Además está el campo de Higgs, y, rápidamente, los W y Z chupan la esencia de Higgs y se hacen pesados; el fotón permanece intacto. La fuerza electrodébil se fragmenta en la débil (débil porque los mensajeros son muy gordos) y la electromagnética, cuyas propiedades determina el fotón, carente de masa.  La simetría se rompe espontáneamente, dicen los teóricos.  Prefiero la descripción según la cual el Higgs oculta la simetría con su poder dador de masa.

Las masas de los W y el Z se predijeron con éxito a partir de los parámetros de la teoría electro débil. Y las relajadas sonrisas de los físicos teóricos nos recuerdan que Gerard  ´t Hooft y Veltman dejaron sentado que la teoría entera esta libre de infinitos.

 

 

foto

 

Hasta hace algunas decenas de años, se consideraba que el espacio entre las estrellas estaba completamente vacío. Las observaciones ópticas y radioastronómicas han demostrado, en cambio, que éste está lleno de materia interestelar formada predominantemente por hidrógeno mezclado con minúsculas partículas sólidas, llamadas genéricamente polvo interestelar.

Todos los intentos y los esfuerzos por hallar una pista del cuál era el origen de la masa fallaron.  Feynman escribió su famosa pregunta: “¿Por qué pesa el muón?”.  Ahora, por lo menos, tenemos una respuesta parcial, en absoluto completa.  Una vez potente y segura nos dice: “! Higgs ¡” Durante más de 60 años los físicos experimentadores se rompieron la cabeza con el origen de la masa, y ahora el campo Higgs presenta el problema en un contexto nuevo; no se trata sólo del muón. Proporciona, por lo menos, una fuente común para todas las masas. La nueva pregunta feynmariana podría ser: ¿Cómo determina el campo de Higgs la secuencia de masas, aparentemente sin patrón, que da a las partículas de la materia?

                           Siempre quisimos agarrar la fuente de la que surgía la materia.

Siempre nos hemos preguntado de dónde vino la materia. Hemos llegado a comprender que toda la materia está hecha y es energía concentrada. Con el paso del tiempo pudimos desmenuzar sus componentes y llegamos a ser conscientes de que toda la masa del Universo está conformada a partir de minúsculos objetos que llamamos partículas. Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas.

La variación de la masa con el estado de movimiento, el cambio de masa con la configuración del sistema y el que algunas partículas (el fotón seguramente y los neutrinos posiblemente) tengan masa en reposo nula son tres hechos que ponen entre dicho que el concepto de masa sea una tributo fundamental de la materia.  Habrá que recordar aquel cálculo de la masa que daba infinito y nunca pudimos resolver; los físicos sólo se deshicieron de él “renormalizándolo”, ese truco matemático que emplean cuando no saben hacerlo bien.

Ese es el problema de trasfondo con el que tenemos que encarar el problema de los quarks, los leptones y los vehículos de las fuerzas, que se diferencian por sus masas.  Hace que la historia de Higgs se tenga en pie: la masa no es una propiedad intrínseca de las partículas, sino una propiedad adquirida por la interacción de las partículas y su entorno, y, según mi amigo Ramón Márquez, las partículas toman su masa debido al efecto frenado, cuando en su caminar, se deslizan por los Océanos de Higgs.

 

Aparece el Bosón....

La idea de que la masa no es intrínseca como la carga o el espín resulta aún más plausible por la idílica idea de que todos los quarks y fotones tendrían masa cero. En ese caso, obedecerían a una simetría satisfactoria, la quiral, en la que los espines estarían asociados para siempre con su dirección de movimiento. Pero ese idilio queda oculto por el fenómeno de Higgs.

De todas las maneras, va siendo hora ya de que, de una vez por todas, podamos despejar la incognita que desde años atrás ha venido suponiendo el origen de la masa de las partículas y, si como se cree, la fuente está en ese campo de Higgs que ahora trata de sondear el LHC, esperemos que a no tardar mucho, tengamos la respuesta a esa pregunta.

Si al fin aparece el dichoso Bosón de Higgs (y espero que algunas cosas más), sabremos un poco más de los misterios de la Naturaleza y, podremos seguir adelante con la construcción de un Modelo Estándar que, para mi gusto, tiene demasiado parámetros aleatorios para que todo encaje.

¡Veremos qué pasa!

 

La idea de que la masa no es intrínseca como la carga o el espín resulta aún más plausible por la idílica idea de que todos los quarks y fotones tendrían masa cero. En ese caso, obedecerían a una simetría satisfactoria, la quiral, en la que los espines estarían asociados para siempre con su dirección de movimiento. Pero ese idilio queda oculto por el fenómeno de Higgs.

De todas las maneras, va siendo hora ya de que, de una vez por todas, podamos despejar la incognita que desde años atrás ha venido suponiendo el origen de la masa de las partículas y, si como se cree, la fuente está en ese campo de Higgs que ahora trata de sondear el LHC, esperemos que a no tardar mucho, tengamos la respuesta a esa pregunta.

Si al fin aparece el dichoso Bosón de Higgs (y espero que algunas cosas más), sabremos un poco más de los misterios de la Naturaleza y, podremos seguir adelante con la construcción de un Modelo Estándar que, para mi gusto, tiene demasiado parámetros aleatorios para que todo encaje.

¿El Bosón de higgs! Estará realmente ya, con nosotros.

emilio silvera

 

  1. 1
    http://www.email-standards.org/member/171220
    el 7 de enero del 2013 a las 17:51

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  2. 2
    emilio silvera
    el 8 de enero del 2013 a las 5:37

    El problema de la contaminación ha ido siempre en relación a los tiempos y a las tecnologías que hemos poido ir descubriendo para atender a las necesidades cada vez más exigentes de una Humanidad devoradora de recursos naturales. Las plantas industriales, las centrales de energía, los vehículos… Toda la Actividad humana está encaminada al consumo de energía que, de momento, está suminstrada por medios “rústicos” o “groseros” afines a unos comienzos que marcan el límite entre una especie avanzada (que seremos) y el de otra que está a punto de salir del oscuro y largo pasadizo de la ignorancia.
    Cuando tengamos la capacidad de generar energías provenientes de otras fuentes, cuando podamos imitar a la Naturaleza, entonces y sólo entonces, podremos decir que por fín, estamos en el camino que tánto nos ha costado conquistar pero, de momento, seguiremos durante un largo tiempo contaminando la atmósfera del planeta, aunque en realidad, tal contaminación no sea tanto como dicen los ecologistas. La Tierra tiene sus propios mecanismos para reciclarse y, aunque nosotros ya estamos incidiendo en el conjunto ecológico de este todo simbiótico que formamos con nuestro habitad, en realidad, no tenemos la capacidad para evitarlo pero, el hecho cierto de lo comprendamos, es más que suficiente para que, el devenir, sea esperanzador.
    Un saludo

    Responder
  3. 3
    Ramon Marquès
    el 12 de mayo del 2013 a las 20:44

    Estimado amigo Emilio:
    Ahora resulta que, si busco por Google “campo de Higgs”, todo va de cómo éste da masa: resistencia del campo, disminución de la velocidad, rotura de la simetría, fricción con el campo, interferencia con el campo… Pero nadie. salvo tú, nombra el efecto frenado. Y el efecto frenado es todo esto: resistencia con el campo, disminución de la velocidad, rotura de la simetría, fricción con el campo, interferencia con el campo… ¡No deja de ser preocupante!
    Amigo Emilio, un fuerte abrazo: Ramon Marquès 

    Responder
    • 3.1
      emilio silvera
      el 13 de mayo del 2013 a las 3:33

      Estimado amigo Ramón:
      Tu ¡Efecto frenado! lo tendrías que patentar y, quizá algún día, se reconozca cuanta verdad encierra. Recuerda que otra idea original, la tuvo un tal Georges Lemaitre y, tuvo que luchar para que se le reconociera ese mérito que otros querían para ellos.
      El Efecto Frenado que tan bien has explicado en tu libro, tiene todo el sentido del mundo y, si es cierto que existen los campos de Higgs y que las partículas se pasean por él, no cuesta mucho imaginar, cómo ese efecto tuyo funciona y cuáles son sus consecuencias. Ya sabes, no hay mejor sordo que el que no quiere escuchar.
      Un abrazo amigo.

      Responder
  4. 4
    Ramon Marquès
    el 17 de mayo del 2013 a las 19:34

    Hola amigo Emilio:
    Gracias por tu consejo. Pero es que ya lo tengo registrado en el Registro de la Propiedad, e incluso en el Notario. Y además lo he presentado en dos Congresos Internacionales y he escrito dos libros sobre el tema, lo que ya automáticamente representa un registro de propiedad. Pero esto no quita que para la comunidad científica yo no existo y lo que digo tampoco. De todos modos lo importante es cumplir y yo tengo la sensación de haberlo hecho. 
    Gracias Emilio, un fuerte abrazo y hasta la próxima. Ramon Marquès 

    Responder
    • 4.1
      emilio silvera
      el 18 de mayo del 2013 a las 7:42

      ¡Lástima! Que no pocas veces, las buenas ideas queden aparcadas y, cuando de nuevo salen a la luz, los que la generaron ya no pueden ver su inmenso fruto. No siempre la historia ha sido justa con todos y, si recordamos a Aristarco de Samos, por ejemplo, tenemos un buen ejemplo de ello.
      Pero, amigo mío, dices bien: Cumplir has cumplido dándo al mundo lo que tenías.
      Un abrazo.

      Responder

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