¿Qué es el bosón de Higgs?

Para comprender el bosón de Higgs, primero debemos hablar sobre el campo de Higgs. Este campo da a algunas partículas fundamentales su masa, mientras que también separa dos de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza entre sí.

La existencia del campo se teorizó por primera vez a principios de la década de 1960, ya que los físicos tomaron en cuenta las consecuencias de un campo hipotético que explica cómo el electromagnetismo y la fuerza débil Apartado¿Y por qué tiene algo de fuerza (O medir) Para partículas de masa (como W y Z Bosones) Mientras que otros (como los fotones) no lo hacen.

Físico británico Peter Higgs Fue uno de los investigadores que trabajaban en este modelo. Desde entonces, su nombre se ha convertido en sinónimo del campo, su partícula y su mecanismo de acción.

Entonces, ¿qué es el bosón de Higgs?

Como ocurre con todos los campos cuánticos, el campo de Higgs da lugar a su propio tipo de partícula fundamental, el bosón de Higgs. Es un bosón relativamente pesado, sin carga y extremadamente inestable (una partícula portadora de fuerza, una con rotación cero) que existe antes de un destello antes de descomponerse en unas pocas de una variedad de otras partículas.

En 2012, Dos detectores LHC detectaron una partícula de este tipo, lo que llevó oficialmente a que el bosón de Higgs se incluyera como parte de Forma estándar Y proporcionar pruebas sólidas del mecanismo de Higgs.

¿Qué le da a una partícula su masa?

En términos diarios, probamos la masa como resistencia al movimiento. Los objetos de gran masa son difíciles de mover; Una vez que se mueven, es difícil detenerlos.

La formulación de Albert Einstein de Relatividad especial Nos da otra forma de ver la masa: es una expresión de la energía de un objeto.

Cuando está sentado, el objeto tiene una masa igual a su energía dividida por el cuadrado de la velocidad de la luz, un cambio a la fórmula familiar E = mc2. Haga que un objeto esté en movimiento, especialmente a la velocidad cercana de la luz, y adquirirá energía que actúa como una masa.

Los átomos obtienen la mayor parte de su masa de la resonancia energética de partículas llamadas quarks que se mueven dentro de su núcleo, unidas entre sí por la fuerza fuerte.

Sin embargo, incluso por sí solos, los quarks tienen masa. Al igual que los electrones circundantes. Sin «resonancias» dentro de él, se necesita algún tipo de actividad para calcular la energía igual a su masa en reposo.

Además, a mediados del siglo XX, los físicos descubrieron que los modelos anteriores que describían los bosones de medición no coincidían con las observaciones; Las partículas de corto alcance, como los bosones de fuerza débil W y Z, tenían 80 veces la masa del protón completo, mientras que el fotón de largo alcance en el campo electromagnético no tenía masa en absoluto.

Los físicos estaban desesperados por encontrar una razón para estas diferencias en la gravedad y por qué los dos campos eran tan diferentes.

¿Cómo da el campo de Higgs su masa a las partículas fundamentales?

En las increíblemente altas temperaturas de los siguientes momentos la gran explosión, Los campos electromagnéticos y la fuerza nuclear débil serán casi idénticos entre sí.

A medida que el universo se expandió y se enfrió, los dos campos se separaron: uno emplea bosones pesados ​​que operan a poca distancia del núcleo y el otro como bosones lo suficientemente ligeros como para atravesar vastas extensiones de espacio.

Explicaciones similares para esta división, y la diferencia en las masas, provienen de varios grupos de físicos de todo el mundo. La historia reconoce la propuesta hecha por Higgs y sus colegas Francois Englert y Robert Pruitt en 1964, basada en un nuevo tipo de campo cuántico que estaba activo en todas partes, incluso en el espacio vacío.

Tener un campo de valor distinto de cero en cada rincón del universo alteraría el equilibrio fundamental en la mecánica cuántica que teóricamente debería generarlo. Tipo de partícula Previamente Fue excluido por experimentos.

Pero Higgs, Englert y Pruitt demostraron que si este campo hipotético estaba relacionado con el campo responsable de la fuerza débil, entonces la partícula perturbadora que nadie había visto devoraría, dejando atrás algunos bosones W y Z relativamente pesados ​​y pesados. Menos, el bosón de Higgs sin carga (que colapsará rápidamente).

Piense en el campo de Higgs como una tienda de dulces, donde los bosones son reacios a precipitarse en ellos mientras comen su chocolate, solo para dejar un montón de tripas de Higgs de corta duración a su paso.

Rápidamente se hizo evidente que este mismo proceso funcionaría en prácticamente cualquier dominio cuántico. El campo de Higgs explica las masas de un grupo de otras partículas fundamentales, como los quarks y los electrones, que resisten su propulsión porque les toma un momento sanar su gusto por lo dulce.

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