{"id":1641,"date":"2010-10-14T10:11:15","date_gmt":"2010-10-14T08:11:15","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=1641"},"modified":"2010-10-14T10:13:14","modified_gmt":"2010-10-14T08:13:14","slug":"sobre-la-masa-de-las-particulas","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2010\/10\/14\/sobre-la-masa-de-las-particulas\/","title":{"rendered":"La masa de las particulas y el Boson de Higgs"},"content":{"rendered":"

Los te\u00f3ricos dicen que las masas de las part\u00edculas de nuestro modelo est\u00e1ndar miden con qu\u00e9 intensidad se acoplan \u00e9stas al campo de Higgs<\/a>.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

La influencia de Higgs<\/a> en las masas de los quarks<\/a> y de los leptones<\/a>, nos recuerda el descubrimiento por P. Zeeman, en 1.896, de la divisi\u00f3n de los niveles de energ\u00eda de un electr\u00f3n<\/a> cuando se aplica un campo magn\u00e9tico al \u00e1tomo.\u00a0 El campo (que representa metaf\u00f3ricamente el papel de Higgs<\/a>) rompe la simetr\u00eda del espacio de la que el electr\u00f3n<\/a> disfrutaba.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Hasta ahora no tenemos ni idea de que reglas controlan los incrementos de masa generados por el Higgs<\/a> (de ah\u00ed la expectaci\u00f3n creada por el nuevo acelerador de part\u00edculas LHC). Pero el problema es irritante: \u00bfpor qu\u00e9 s\u00f3lo esas masas -Las masas de los W+<\/sup>, W–<\/sup>, y Z\u00ba<\/sup>, y el up, el down, el encanto, el extra\u00f1o, el top y el bottom, as\u00ed como los leptones<\/a> – que no forman ning\u00fan patr\u00f3n obvio?<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Las masas van de la del electr\u00f3n<\/a> 0’0005 GeV, a la del top, que tiene que ser mayor que 91 GeV.\u00a0 Deber\u00edamos recordar que esta extra\u00f1a idea (el Higgs<\/a>) se emple\u00f3 con mucho \u00e9xito para formular la teor\u00eda electro d\u00e9bil (Weinberg-Salam).\u00a0 All\u00ed se propuso el campo de Higgs<\/a> como una forma de ocultar la unidad de las fuerzas electromagn\u00e9ticas y d\u00e9biles.\u00a0 En la unidad hay cuatro part\u00edculas mensajeras sin masa\u00a0 los W+<\/sup>, W–<\/sup>, Z\u00ba <\/sup>y fot\u00f3n<\/a> que llevan la fuerza electro-d\u00e9bil.\u00a0 Adem\u00e1s est\u00e1 el campo de Higgs<\/a>, y, r\u00e1pidamente, los W y Z chupan la esencia de Higgs<\/a> y se hacen pesados; el fot\u00f3n<\/a> permanece intacto. La fuerza electrod\u00e9bil<\/a> se fragmenta en la d\u00e9bil (d\u00e9bil porque los mensajeros son muy gordos) y la electromagn\u00e9tica, cuyas propiedades determina el fot\u00f3n<\/a>, carente de masa.\u00a0 La simetr\u00eda se rompe espont\u00e1neamente, dicen los te\u00f3ricos.\u00a0 Prefiero la descripci\u00f3n seg\u00fan la cual el Higgs<\/a> oculta la simetr\u00eda con su poder dador de masa. <\/sup><\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Las masas de los W y el Z se predijeron con \u00e9xito a partir de los par\u00e1metros de la teor\u00eda electro d\u00e9bil. Y las relajadas sonrisas de los f\u00edsicos te\u00f3ricos nos recuerdan que Gerard\u00a0 \u00b4t Hooft y Veltman dejaron sentado que la teor\u00eda entera esta libre de infinitos.<\/p>\n

<\/p>\n

Todos los intentos y los esfuerzos por hallar una pista del cu\u00e1l era el origen de la masa fallaron.\u00a0 Feynman escribi\u00f3 su famosa pregunta: “\u00bfPor qu\u00e9 pesa el mu\u00f3n?”.\u00a0 Ahora, por lo menos, tenemos una respuesta parcial, en absoluto completa.\u00a0 Una vez potente y segura nos dice: “! Higgs<\/a> \u00a1” Durante m\u00e1s de 60 a\u00f1os los f\u00edsicos experimentadores se rompieron la cabeza con el origen de la masa, y ahora el campo Higgs<\/a> presenta el problema en un contexto nuevo; no se trata s\u00f3lo del mu\u00f3n<\/a>. Proporciona, por lo menos, una fuente com\u00fan para todas las masas. La nueva pregunta feynmariana podr\u00eda ser: \u00bfC\u00f3mo determina el campo de Higgs<\/a> la secuencia de masas, aparentemente sin patr\u00f3n, que da a las part\u00edculas de la materia?<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

La variaci\u00f3n de la masa con el estado de movimiento, el cambio de masa con la configuraci\u00f3n del sistema y el que algunas part\u00edculas (el fot\u00f3n<\/a> seguramente y los neutrinos<\/a> 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.\u00a0 Habr\u00e1 que recordar aquel c\u00e1lculo de la masa que daba infinito y nunca pudimos resolver; los f\u00edsicos s\u00f3lo se deshicieron del “renormaliz\u00e1ndolo”, ese truco matem\u00e1tico que emplean cuando no saben hacerlo bien.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Ese es el problema de trasfondo con el que tenemos que encarar el problema de los quarks<\/a>, los leptones<\/a> y los veh\u00edculos de las fuerzas, que se diferencian por sus masas.\u00a0 Hace que la historia de Higgs<\/a> se tenga en pie: la masa no es una propiedad intr\u00ednseca de las part\u00edculas, sino una propiedad adquirida por la interacci\u00f3n de las part\u00edculas y su entorno.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

La idea de que la masa no es intr\u00ednseca como la carga o el esp\u00edn<\/a> resulta a\u00fan m\u00e1s plausible por la id\u00edlica idea de que todos los quarks<\/a> y fotones<\/a> tendr\u00edan masa cero. En ese caso, obedecer\u00edan a una simetr\u00eda satisfactoria, la quiral, en la que los espines estar\u00edan asociados para siempre con su direcci\u00f3n de movimiento. Pero ese idilio queda oculto por el fen\u00f3meno de Higgs<\/a>.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

\u00a1Ah, una cosa m\u00e1s! Hemos hablado de los bosones<\/a> gauge<\/a> y de su esp\u00edn<\/a> de una unidad; hemos comentado tambi\u00e9n las part\u00edculas fermi\u00f3n<\/a>icas de la materia (espin de media unidad). \u00bfCu\u00e1l es el pelaje de Higgs<\/a>? Es un bos\u00f3n<\/a> de espin cero.\u00a0 El esp\u00edn<\/a> supone una direccionalidad en el espacio, pero el campo de Higgs<\/a> de masa a los objetos dondequiera que est\u00e9n y sin direccionalidad.\u00a0 Al Higgs<\/a> se le llama a veces “bos\u00f3n<\/a> escalar” [sin direcci\u00f3n] por esa raz\u00f3n.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

La interacci\u00f3n d\u00e9bil, recordareis, fue inventada por E. Fermin para describir la desintegraci\u00f3n radiactiva de los n\u00facleos, que era b\u00e1sicamente un fen\u00f3meno de poca energ\u00eda, y a medida que la teor\u00eda de Fermi<\/a> se desarroll\u00f3, lleg\u00f3 a ser muy precisa a la hora de predecir un enorme n\u00famero de procesos en el dominio de energ\u00eda de los 100 MeV.\u00a0 As\u00ed que ahora, con las nuevas tecnolog\u00edas y energ\u00edas del LHC, las esperanzas son enormes para, por fin, encontrar el bos\u00f3n<\/a> Higgs<\/a> origen de la masa… y algunas cosas m\u00e1s.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Hay que responder montones de preguntas.\u00a0 \u00bfCu\u00e1les son las propiedades de las part\u00edculas de Higgs<\/a> y, lo que es m\u00e1s importante, cu\u00e1l es su masa? \u00bfC\u00f3mo reconoceremos una si nos la encontramos en una colisi\u00f3n de LHC? \u00bfCu\u00e1ntos tipos hay? \u00bfGenera el Higgs<\/a> todas las masas, o solo las hace incrementarse? \u00bfY, c\u00f3mo podemos saber m\u00e1s al respecto? Como\u00a0 su part\u00edcula, nos cabe esperar que la veamos ahora despu\u00e9s de gastar m\u00e1s de 50.000 millones de euros en los elementos necesarios para ello.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Tambi\u00e9n a los cosm\u00f3logos les fascina la idea de Higgs<\/a>, pues casi se dieron de bruces con la necesidad de tener campos escalares que participasen en el complejo proceso de la expansi\u00f3n del Universo, a\u00f1adiendo, pues, un peso m\u00e1s a la carga que ha de soportar el Higgs<\/a>.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

El campo de Higgs<\/a>, tal y como se lo concibe ahora, se puede destruir con una energ\u00eda grande, o temperaturas altas. Estas generan fluctuaciones cu\u00e1nticas que neutralizan el campo de Higgs<\/a>. Por lo tanto, el cuadro que las part\u00edculas y la cosmolog\u00eda pintan juntas de un universo primitivo puro y de resplandeciente simetr\u00eda es demasiado caliente para Higgs<\/a>. Pero cuando la temperatura cae bajo los 10′5<\/sup> grados Kelvin o 100 GeV, el Higgs<\/a> empieza a actuar y hace su generaci\u00f3n de masas.\u00a0 As\u00ed por ejemplo, antes de Higgs<\/a> ten\u00edamos unos W, Z y fotones<\/a> sin masa y la fuerza electrod\u00e9bil<\/a> unificada.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

El Universo se expande y se enfr\u00eda, y entonces viene el Higgs<\/a> (que engorda los W y Z, y por alguna raz\u00f3n ignora el fot\u00f3n<\/a>) y de ello resulta que la simetr\u00eda electrod\u00e9bil se rompe.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Tenemos entonces una interacci\u00f3n d\u00e9bil, transportada por los veh\u00edculos de la fuerza W+<\/sup>, W–<\/sup>, Z0<\/sup>, y por otra parte una interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica, llevada por los fotones<\/a>. Es como si para algunas part\u00edculas del campo de Higgs<\/a> fuera una especie de aceite pesado a trav\u00e9s del que se moviera con dificultad y que las hiciera parecer que tienen mucha masa. Para otras part\u00edculas, el Higgs<\/a> es como el agua, y para otras, los fotones<\/a> y quiz\u00e1 los neutrinos<\/a>, es invisible.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

De todas las maneras, es tanta la ignorancia que tenemos sobre el origen de la masa que, nos agarramos como a un clavo ardiendo el que se ahoga, en este caso, a la part\u00edcula de Higgs<\/a>.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

\u00a1Ya veremos en que termina todo esto!<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Peter Higgs<\/a>, de la Universidad de Edimburgo, introdujo la idea en la f\u00edsica de part\u00edculas.\u00a0 La utilizaron los te\u00f3ricos Steven Weinberg y Vaduz Salam, que trabajaban por separado, para comprender como se convert\u00eda la unificada y sim\u00e9trica fuerza electrod\u00e9bil<\/a>, transmitida por una feliz familia de cuatro part\u00edculas mensajeras de masa nula, en dos fuerzas muy diferentes: la QED con un fot\u00f3n<\/a> carente de masa y la interacci\u00f3n d\u00e9bil con sus W+<\/sup>, W– <\/sup>y Z0<\/sup> de masa grande.\u00a0 Weinberg y Salam se apoyaron en los trabajos previos de Sheldon Glasgow, quien tras los pasos de Juli\u00e1n Schwinger, sab\u00eda s\u00f3lo que hab\u00eda una teor\u00eda electrod\u00e9bil unificada, coherente, pero no uni\u00f3 todos los detalles. Y estaban Jeffrey Goldstone y Martines Veltman y Gerard’t Hooft.\u00a0 Tambi\u00e9n hay otras a los que hab\u00eda que mencionar, pero lo que siempre pasa, quedan en el olvido de manera muy injusta.\u00a0 Adem\u00e1s, \u00bfCu\u00e1ntos te\u00f3ricos hacen falta para encender una bombilla?<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

La verdad es que, casi siempre, han hecho falta muchos.\u00a0 Recordemos el largo recorrido de los m\u00faltiples detalle sueltos y f\u00edsicos que prepararon el terreno para que, llegara Einstein<\/a> y pudiera, uni\u00e9ndolo todos, exponer su teor\u00eda relativista.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Sobre la idea de Peter Higgs<\/a>, Veltman, uno de sus arquitectos, dice que es una alfombra bajo la que barremos nuestra ignorancia.\u00a0 Glasgow es menos amable y lo llam\u00f3 retrete donde echamos las incoherencias de nuestras teor\u00edas actuales.\u00a0 La objeci\u00f3n principal: que no tenemos la menor prueba experimental.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Ahora, por fin la tendremos con el LHC, y \u00e9sta pega, se la traspasamos directamente a la teor\u00eda de supercuerdas<\/a>.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

El modelo est\u00e1ndar es lo bastante fuerte para decirnos que la part\u00edcula de Higgs<\/a> de menor masa (podr\u00eda haber muchas) debe “pesar” menos de 1 TeV. \u00bfPor qu\u00e9? Si tiene m\u00e1s de 1 TeV, el modelo est\u00e1ndar se vuelve incoherente y tenemos la crisis de la unitariedad.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Despu\u00e9s de todo esto, llego a la conclusi\u00f3n de que, el campo de Higgs<\/a>, el modelo est\u00e1ndar y nuestra idea del Universo dependen de que se encuentre el bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a>.\u00a0 Y ahora, por fin, tenemos un acelerador con la energ\u00eda necesaria para que nos la muestre y que con su potencia pueda crear para nosotros una part\u00edcula que pese nada menos que 1 TeV.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

\u00a1La confianza en nosotros mismos, no tiene l\u00edmites!<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

S\u00ed, la mente humana es poderosa y tenemos la Historia llena de pruebas que as\u00ed lo demuestran. La observaci\u00f3n, el estudio, el no rendirse nunca y continuar insistiendo en buscar las respuestas adecuadas ha sido una constante.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Veamos un ejemplo cualquiera de lo que digo: la part\u00edcula emitida por un n\u00facleo radiactivo, por lo general lleva una considerable cantidad de energ\u00eda. \u00bfY de d\u00f3nde procede esa energ\u00eda? Es el resultado de la conversi\u00f3n de energ\u00eda de una peque\u00f1a parte del n\u00facleo (E=mc2<\/sup>); en otras palabras, el n\u00facleo siempre pierde un poco de masa en el acto de expeler la part\u00edcula.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Los f\u00edsicos se vieron durante mucho tiempo turbados por el hecho de que a menudo, la part\u00edcula beta<\/a> emitida en una desintegraci\u00f3n del n\u00facleo no alberga energ\u00eda suficiente para compensar la masa perdida por el n\u00facleo.\u00a0 En realidad, los electrones<\/a> no eran igualmente deficitarios.\u00a0 Emerg\u00edan con un amplio espectro de energ\u00edas, y el m\u00e1ximo (conseguido por muy pocos electrones<\/a>), era casi correcto, pero todos los dem\u00e1s no llegaban a alcanzarlo en mayor o menor grado.\u00a0 Las part\u00edculas alfa<\/a> emitidas por un nucleido particular pose\u00edan iguales energ\u00edas en cantidades inesperadas.\u00a0 En ese caso, \u00bfqu\u00e9 era err\u00f3nea en la emisi\u00f3n de part\u00edculas beta<\/a>? \u00bfQu\u00e9 hab\u00eda sucedido con la energ\u00eda perdida?<\/p>\n

\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n

\r\n\t\t\r\n\t\t
<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>hotmail correo<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>[?]<\/a><\/span><\/td><\/tr><\/table><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Los te\u00f3ricos dicen que las masas de las part\u00edculas de nuestro modelo est\u00e1ndar miden con qu\u00e9 intensidad se acoplan \u00e9stas al campo de Higgs. \u00a0 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 divisi\u00f3n de los niveles de […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_s2mail":"","footnotes":""},"categories":[6],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1641"}],"collection":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1641"}],"version-history":[{"count":0,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1641\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1641"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1641"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1641"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}