Bosón de Higgs

Hola amigos de Energicentro. Hoy un tema, que en estos días, está causando toda una revolución en el campo de la ciencia. Me refiero al: Bosón de Higgs, conocido también como: Partícula de Dios.

Hay en la I-net numerosa información sobre este descubrimiento. El impacto mediático ha sido tal, que la noticia a copado los titulares de muchos periódicos y de noticieros tanto de radio como en televisión. Pues aquí nuestra contribución, que tiene el objetivo de compartir con los lectores, lo que vamos entendiendo del tema.

¿Por que Partícula de Dios?

El físico León Lederman (ganador del Nobel en 1988) es el autor de un texto de divulgación científica: La Partícula de Dios: si el universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?. Llamó "de Dios" al bosón de Higgs, debido a que su existencia era crucial para entender la física hoy, además por su carácter tan elusivo, ya que todavía no había sido descubierta experimentalmente. Se comenta, que en principio el texto se llamaría: "La Partícula Maldita", como para describir su naturaleza villana de no dejarse descubrir y lo ingentes recursos que demanda el hacerla visible. No obstante, los editores del libro optaron por llamarla "de Dios". Lo anterior, se capta mejor en inglés. El título original iba a ser: The Goddamn Particle ( o sea "La Maldita Partícula"), al borrarle el autor (por sugerencia del editor) el "damn", se transformó en: The God Particle, o sea "La Partícula de Dios". En español, el libro se ha publicado como: La Partícula Divina.

La partícula de Dios: si el universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?

Fuente: Wikipedia

¿Y que es el Bosón de Higgs?

En el principio, ocurrió una gran explosión, fenómeno conocido como Big Bang. Los científicos establecen esta teoría, como el más posible supuesto para explicar el origen del universo. Un minúsculo punto, muy pequeño, de dimensiones casi cero, estalló. Todo era energía, en un nivel inimaginable, que rápidamente comenzó a expandirse. De pronto, transcurrido un muy breve instante de ese gran estallido, digamos una infinitésima fracción de segundo después, parte de esa energía, se convirtió en masa. ¿Cómo?

Fuente: Wikipedia

El físico Peter Higgs, en la década de 1960, para explicar la aparición de la masa, elaboró la hipótesis de la existencia de una partícula sub-atómica que es la que lleva su nombre: Bosón de Higgs. 

La teoría, tal como la entiendo dice que nuestro universo está lleno de una materia en la cual todos lo existente se mueve. Esa materia, está conformada por millones y millones de partículas, llamadas Bosones de Higgs. El medio así conformado, es lo que los científicos denominan "Campo de Higgs" lo que didácticamente llamaremos: Mar de Higgs. Las partículas subatómicas, se desplazan en ese mar, casi a la velocidad de la luz. Pero algunas se mueven "lento", como frenándose y a otras la presencia de ese mar, no las afecta. Es decir, que algunas partículas alternan o interactúan con ese mar, en cambio otras no. La mayor interacción, es lo que origina la masa. Es decir, la energía de movimiento de las partículas, se convierte en masa.

Los fotones, son partículas subatómicas de pura energía, no tienen masa y por tanto no alternan en el Mar de Higgs. En cambio un electrón, tienen algo de masa y por tanto se "frena" un poco en ese mar. Un Quark (otra partícula subatómica) se "frena" más que un electrón y es justamente el Quark, la partícula de mayor masa.

Ensayemos una explicación, para entender mejor lo que nos proponen los científicos. Imaginemos un salón con dos puertas, una para el ingreso y otra para la salida. Se trata de una reunión tipo fiesta, donde hay numerosos invitados (cada invitado, sería un Bosón de Higgs), sobre todo chicas. Ingreso yo por la puerta de acceso y cruzo el salón. No causo mayor perturbación entre los asistentes, salvo una pareja que me conoce y me pasa la voz. Sin tropiezos, alcanzo la puerta de salida. Ahora, hace su aparición el cantante Chayanne. Su sola figura causa revuelo. El provoca una gran perturbación entre los asistentes. Chayanne quiere desplazarse hacia la puerta de salida, pero no le es fácil lograrlo. Alrededor de el, un grupo de personas pugna por acercársele. Chayanne es frenado en su andar, le es difícil llegar a la salida. El adquiere masa, resultado de su contacto con las personas.

Aquí un didáctico video






El Modelo Estándar

Los físicos tienen una teoría, para explicar las fuerzas de la naturaleza y su interacción con la materia. Se ha logrado reducir todo el "andamiaje matemático" a solo cuatro fuerzas fundamentales, las que explican todas las interacciones que a la fecha conocemos:

La Fuerza Fuerte.
La Fuerza Débil.
La Fuerza Electromagnética.
La Fuerza de la Gravedad.

A cada fuerza se ha asociado una o más partículas subatómicas que se conocen con el nombre genérico de bosones. Para la Fuerza Electromagnética, el bosón responsable es el Fotón. Es decir, dos cargas eléctricas que se atraen o rechazan, lo que hacen es intercambiar fotones.

Los científicos están empeñados en unificar las cuatro fuerzas en una sola, la responsable última de todo lo que acontece en el universo. Algo así, como lograr la ecuación única que permita predecir el comportamiento de la materia y la energía. Ese empeño, recibe ahora el nombre de: Teoría de las Supercuerdas.

Volviendo al modelo estándar, ¿qué hace que unas partículas tengan mas y otras no?, pues el Bosón de Higgs, y es esta partícula, la que da coherencia al llamado Modelo Estándar. De allí que resulta tan gravitante poder descubrir a esta elusiva partícula, a fin de que se pueda corroborar lo que se especula con la teoría. Pero esta partícula, tiene muy corta vida. Mucho menos que la fracción de segundo que nos podamos imaginar y se produce por el choque entre dos protones a altos niveles de energía. Este choque es el que se está provocando en el llamado LHC o Gran Colisionador de Hadrones.

¿Qué anunciaron los físicos del LHC el 4 de julio pasado?

"Que si bien no han constatado su existencia, han descartado su inexistencia: el bosón no tiene aún patente para entrar en el mundo del Ser, pero parece que ha sido excluido del No Ser. Lo que quiere decir que la cantidad de datos estudiados habría alcanzado para probar su inexistencia. Y como esto no ocurrió, digamos que, por lo menos, la no-existencia del bosón de Higgs está descartada provisionalmente" (Página 12. "El Bosón No Tiene (todavía) quien le escriba. Por Leonardo Moledo y Ezequiel Acuña. Jueves 5 de julio del 2012).

Hay todavía un largo camino por andar. Por ahora llego hasta aquí amigos.

Teoría de Supercuerdas

(Inicio)

Hola amigos lectores, iniciamos hoy una serie de entradas con temática en “Ciencias Físicas”. El propósito es divulgar una de las teorías que más controversia ha creado en el mundo científico: La Teoría de las Supercuerdas. A la fecha, hay quienes dicen que esta teoría, no es física, sino filosofía, ya que no puede corroborarse experimentalmente.

Este propósito de divulgación, surge por la motivación de la lectura de una serie de artículos del doctor Francisco Miró Quesada C. Si, durante los meses de junio a setiembre del año 1989, el Dominical suplemento de El Comercio, publicó la serie: Las Supercuerdas. Posteriormente, Editora El Comercio, publicó un libro, con la recopilación de todos los textos de la serie.

Amigos de Energicentro, para el desarrollo de esta entrada, en lo posible, no se emplearán fórmulas de tipo matemático. Desde ya, agradezco a los lectores sus comentarios y aportes.

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“Cualquier lector sabe lo que es un átomo, incluso un electrón y un protón. Probablemente bastantes lectores saben lo que es un neutrón y un fotón. Pero ya son menos los que saben lo que es un neutrino. ¿Cuántos saben lo que es una supercuerda?”

(Las Supercuerda, Francisco Miro Quesada C. Edición de El Comercio).

Lecucipo

Las Supercuerdas, son un esquema teórico, para explicar todas las partículas y fuerzas presentes en la naturaleza. Es una teoría que está por hacerse. Todavía no se cuenta con la estructura matemática suficiente para su desarrollo.

Inicialmente, las Supercuerdas o Cuerdas, aparecieron como teoría en 1974. Posteriormente, cayó en el olvido. Se reanimó su desarrollo en 1984. Nuevamente decayó el interés para renovarse este en el año 2000. Hay ahora nuevos desarrollos, una de ellas es: La Cosmología de Branas.

Se afirma que de lograrse una teoría completa de las Supercuerdas, podrá explicarse y predecirse todo en el universo.

Atomismo: Aquí Comenzó Todo

Los griegos se preocuparon por la constitución íntima de la materia. Fueron Leucipo y su discípulo Demócrito, quienes alrededor del siglo VI A.C. postularon, lo que se conoce como: El Atomismo Griego:

1) Todas las cosas, están compuestas de átomos sólidos.

2) Entre los átomos, existe solo vacío.

3) Los átomos son indivisibles.

4) Los átomos son eternos.

5) Los átomos de diferentes cuerpos, difieren entre si por su forma, tamaño y distribución geométrica.

6) Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.

(Química 1, Editorial Norma, página 34, año 1984)

Es decir, el átomo se definía como el elemento más pequeño, a la vez extenso e indivisible, del que están hechas todas las cosas.

“Si se concibe el universo como una materia continua y plena, se hace imposible comprender el movimiento. ¿Cómo puede en efecto, desplazarse un objeto, de un lugar a otro, si todo está lleno? Para que pueda moverse debe haber entre objeto y objeto, un espacio vacío”

“Apenas creada, la teoría atómica… permitió explicar el hecho de que un cuerpo pueda romperse o deshacerse, no se comprende si se piensa que está hecho de una materia continua; pero se comprende de inmediato si se piensa que está hecho de átomos. El cuerpo se rompe o se deshace (por ejemplo, se disuelve en un líquido) porque los átomos que lo componen se separan y adquieren posiciones diferentes”

(Las Supercuerda, Francisco Miro Quesada C. Edición de El Comercio).

Atomismo Moderno: Jhon Dalton

Dalton (1766 – 1844), químico inglés, quien estudió la enfermedad conocida como acromatopsia o problema de visión relativo a los colores y que después en su honor, recibió el nombre de: Daltonismo, desarrolló una teoría atómica, cuyo objetivo era explicar el mecanismo de las reacciones químicas.

“Algo que llamaba profundamente la atención en las reacciones químicas, era que cuando se unían dos elementos para formar un compuesto (por ejemplo, el hidrógeno y el oxígeno para formar agua), lo hacían siempre en la misma proporción”

“Dalton llamó ley de la combinación en proporciones múltiples a esa importante propiedad de los compuestos de los compuestos y sus componentes, y elaboró una nueva teoría atómica para explicarla”

(Las Supercuerda, Francisco Miro Quesada C. Edición de El Comercio).

La Teoría Atómica de Dalton, puede resumirse como:

1) Los átomos son partículas individuales de materia que no pueden subdividirse por ningún proceso conocido.

2) Los átomos que componen una sustancia elemental son semejantes entre si en masa, tamaño y cualquiera otra característica.

3) Átomos de elementos simples diferentes, son diferentes.

4) Los átomos son las unidades fundamentales que entran en juego en los cambios químicos para formar los átomos compuestos (moléculas).

5) La combinación química se efectúa cuando diferentes tipos de átomos se unen en proporciones numéricas simples para formar compuestos.

6) Las masas relativas de los átomos que forman un compuesto están representadas por las masas relativas de los elementos que reaccionan

(Química 1, Editorial Norma, página 34, año 1984)

Según Dalton, cuando se combinan dos sustancias simples (elementos) para formar un compuesto, los átomos de la primera se unen con los de la segunda, formando así moléculas. Esta unión puede hacerse de varias maneras, por ejemplo, un átomo de la primera con dos o más átomos de la segunda, o viceversa. El caso más simple es cuando un átomo de una sustancia simple, como sucede en la sal de cocina o Cloruro de Sodio, en que cada átomo de cloro se une con uno de sodio.

Si una molécula de la sustancia C está compuesta por un átomo del elemento A y un átomo del elemento B, y cada átomo de A pesa el doble de cada átomo de B, cuando se descompone C, el elemento A obtenido pesará el doble que el elemento B.

Amigos de Energicentro, hasta aquí llegamos en esta primera entrega de la Teoría de las Supercuerdas.

Saludos