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El bosón de Higgs es una partícula elemental hipotética masiva cuya existencia es predicha por el modelo estándar de la física de partículas. Es la única partícula del modelo estándar que no ha sido observada hasta el momento (con excepción del gravitón), pero desempeña un rol importante en la explicación del origen de la masa de otras partículas elementales, en particular la diferencia entre el fotón (sin masa) y los bosones W y Z (relativamente pesados). Las partículas elementales con masa y la diferencia entre electromagnetismo (causado por los fotones) y la fuerza débil (causada por los bosones W y Z) son críticos en muchos aspectos de la estructura microscópica (y así macroscópica) de la materia. Con esto, si la partícula existe, el bosón de Higgs tendría un enorme efecto en la física y el mundo de hoy. Hasta 2007, ningún experimento había detectado directamente la existencia del bosón de Higgs. El mecanismo de Higgs, lo que da masa al vector bosón, fue teorizado en 1964 por Peter Higgs, François Englert y Robert Brout que trabajaban en las ideas de Philip Anderson, e independientemente por G. S. Guralnik, C. R. Hagen y T. W. B. Kibble.[1] Higgs propuso que la existencia de una partícula escalar masiva podría ser una prueba de la teoría, un comentario añadido a una carta a Physical Review[2] en la que sugirió en la referencia.[3] Steven Weinberg y Abdus Salam fueron los primeros en aplicar el mecanismo de Higgs a la ruptura espontánea de simetría electrodébil. La teoría electrodébil predice a una partícula neutra cuya masa sea no muy lejana de la de los bosones W y Z. Conocimientos adicionales recomendados
Visión teórica generalLa partícula llamada bosón de Higgs es un cuanto de uno de los componentes del campo de Higgs. En un espacio vacío, el campo de Higgs adquiere un valor diferente de cero que permanece constante en el tiempo y en todo lugar del universo. El valor esperado de vacío (VEV) de un campo de Higgs es constante e igual a 246 GeV. La existencia de un VeV no cero tiene una importancia fundamental: da una masa a cada partícula elemental, incluyendo al bosón de Higgs. En particular, la adquisición espontánea de un VeV diferente de cero rompe la simetría gaugiana electrodébil, un fenómeno conocido como el mecanismo de Higgs. Este es el simple mecanismo capaz de dar masa a un bosón de gauge que es también compatible con la Teoría de campo de gauge. En el modelo estándar, un campo de Higgs consiste en dos campos neutrales y dos cargados. Los dos componentes cargados y uno del neutro son bosones de Goldstone, que no tienen masa y se convierten, respectivamente, en los componentes longitudinales de tercera-polarización de los bosones W y Z (masivos). Lo cuántico de los restantes componentes neutrales corresponden a los bosones masivos de Higgs. Un campo de Higgs es un campo escalar, el bosón de Higgs tiene un spin cero y no tiene momento angular intrínseco. El bosón de Higgs es también su propia antipartícula y tiene simetría CP. El modelo estándar no predice el valor de la masa del bosón de Higgs. Si la masa de este bosón es entre 115 y 180 GeV, entonces el modelo estándar puede ser válido a todas las escalas energéticas hasta la escala de Planck (1016 TeV). Muchas teorías están a la expectativa de una nueva física más allá del modelo estándar que podría surgir a escalas de TeV, basadas en las carencias del modelo estándar. La escala más alta posible de masa permitida en el bosón de Higgs (o en alguna ruptura espontánea de simetría electrodébil) es de un TeV; tras ese punto el modelo estándar se vuelve inconsistente sin un mecanismo de ese tipo porque la unicidad es violada en ciertos procesos de dispersión. Muchos modelos de supersimetría predicen que el bosón de Higgs tendrá una masa sólo ligeramente por encima de los actuales límites experimentales, a unos 120 GeV o menos. Investigación ExperimentalHasta 2007 el bosón de Higgs no ha sido observado experimentalmente, a pesar de los grandes esfuerzos de investigación en los experimentos de los aceleradores de partículas como el CERN o el Fermilab. La no observación de pruebas claras permite estimar un valor mínimo experimental de masa 114.4 GeV para el bosón de Higgs del modelo estándar, con un nivel de confianza del 95%. Un pequeño número de eventos no concluyentes han sido registrados experimentalmente en el colisionador LEP en el CERN. Éstos han podido ser interpretados como resultados de los bosones de Higgs, pero la evidencia es inconclusa.[4] El Gran Colisionador de Hadrones, actualmente bajo construcción en el CERN, se espera que sea capaz de confirmar o desmentir la existencia de este bosón. El estudio más preciso de las medidas permite concluir que el bosón masivo de Higgs del modelo estándar tiene una magnitud mayor de 144 GeV con un 95% de nivel de confianza,[5] así se afirma desde marzo de 2007 (incorporando una medida actualizada de las masas del quark arriba y del bosón W). La búsqueda del bosón de Higgs es también el objetivo de ciertos experimentos del Tevatrón en el Fermilab. Alternativas al mecanismo de Higgs para la ruptura espontánea de simetría electrodébilDesde los años en los que fue propuesto el bosón de Higgs, han existido muchos mecanismos alternativos al mecanismo propuesto por Higgs. Todas las otras alternativas usan una dinámica que interactua fuertemente para producir un valor esperado del vacío que rompa la simetría electrodébil. Una lista parcial de esos mecanismos alternativos es:
En la ficciónHay que mencionar que los bosones de Higgs se denominan a veces, en algunos articulos populares, como las 'Partículas de Dios' o 'Partículas Divinas' a raíz del título de un libro no científico (libro de divulgación científica) escrito por Leon Lederman, laureado con el Nobel en 1988. Esta forma de nombrarlo está muchas veces envuelta con propiedades fantasiosas. En la teoría actual de la partícula solo se desconoce el valor exacto de su masa (y está por confirmar su existencia). Referencias
Lecturas Recomendadas
Enlaces externos
Véase también
Categoría: Bosones |
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