29
Oct
08

Buscando el bosón de higgs. Por emilio silvera.

El Acelerador LHC explorará con detalle la alta escala de energía del Tev, con un potencial de descubrimiento de hasta 14 Tera electrón Voltios (de momento menos).

Si existe una Nueva Física, será encontrada a esa escala de energía, ya que, los detectores situados en el LHC, de gran potencia, la encontrarán. Una de las predicciones más importantes es la de la presencia del Bosón de Higgs para esos valores de energía. Se duscubrimiento, o exclusión completa, añadirá piezas crucilaes para nuestro entendimiento de los procesos fundamentales que rigen la Física de Partículas, con fuerte impacto en las Astropartículas y la Cosmología.

La Teoría electrodébil unifica la fuerza débil y electromagnética adscribiendo los dos interaccicones fundamentales, tan diferentes en sus manifestaciones, a un único principio de simetría. El modo en que este principio de simetría gauge electrodébil queda oculta es una de las cuestiones más importantes que ha de resolver la Fisica de partículas. La respuesta más comunmente aceptada, incorporada a lo que conocemos como Modelo Estándar de la Física de Partículas quedó formulada por Higgs, por Brout, Englert, Murray Gell-Mann y otros allá por los años 60, el agente de la rotura de la simetría es un campo escalar cuyas auto-interacciones seleccionan un estado del vacío en el que la simetría electrodébil queda oculta.

El Mecanismo de Higgs como es comenmente conocido confiere masa a los portadores de la fuerza débil W+, W- y Z por analogía con el efecto Meissner en superconductividad. Este mecanismo abre las puertas a la masa de los quarks y leptones además de dotar de forma el mundo que nos rodea.

El Bosón de Higgs del Modelo Estándard de las Partíxculas Elementales se ha buscado de modo directo en el acelerador e+ e- LEP que produjo un límite inferior para su masa de 114,3 GeV/c2 (al 95% del nivel de confianza).

El Bosón de Higgs se ha buscado también en el colisionador protón-antiprotón del Tevatrón popr los experimentos CDF y D0. En este caso se explora el rango de masa comprendido entre el límite directo obtenido por el LEP y aproximadamente 200 GeV/c2.

Se espera que el acelerador protón-protón LHC produzca las primeras colisiones a la energía de 14 TeV en la segunda mitad del 2009. Los experimentos de propósito general que están siendo actualmente colocados en el mismo, explorarán la escala de Fermi, es decir, el regimen de energía que corresponde a una energía de alrededor de un TeV durante la próxima década. Uno de sus objetivos principales será el de descubrir el origen del Mecanismo de Rotura Expontánea de la Simetría, por lo que la búsqueda del Bosón de Higgs es una de las tareas clave que han de llevar a cabo dichos experimentos CMS y ATLAS.

En LHC se estudiará la partícula de Higgs no sólo para el caso del SM sino también en el marco de varias de sus extensiones, como el MSSM, Little Higgs y otros, en todo el rango de masa accesible en este colisionador, comenzando por el valor ya excluido en LEP. A partir de los estudios previos realizados por los dos experimentos CMS y ATLAS en sus fases de preparación para las colisiones en LHC (ya se ha producido), es posible concluir, que en un amplio rango de masa del Bosón de Higgs en el SM y muchas de sus extensiones, su descubrimiento será posible con unos pocos fb exp. -1 de luminosidad integrada.

La Masa de las Partóiculas y el Mecanismo de Higgs.

El valor concreto de la masa de las partículas elementales que hoy conocemos determina muchos de los aspectos de nuestra vida cotidiana y del comportamiento y tamaño del Universo. Por ejemplo, la masa del electrón, determina la escala de longitud de nuestro mundo, a través del radio de Bhor, cuya definición obvio aquí por no entrar en complejidades que serían molestas para el lector no versado.

Podemos decir, en resumen, que los valores concretos de las masas de las partículas que componen la materia, incluso la materia ordinaria, como el electrón y los quarks up y down, y la del W son esenciales para la creación y desarrollo del Universo.

El Mecanismo de Higgs que distingue el electromagnetismo de la interacción débil es en resumen, de capital importancia para dar forma a nuestro mundo, dándo cuenta de las masas de las partículas intermedias de la interacción débil, y dentro del SM proporcionando masa a los quarks y leptones. La comprensión de este mecanismo, o de cualquier otro que explique estas propiedades, nos dará buenas posibilidades para explicar por que los átomos existen, como dichos átomos pueden formar el enlace químico, y la razón por la que las estructuras estables son posibles. La respuesta a estas cuestiones que son algunas de las más importantes que la Humanidad se ha preguntado, están actualmente dentro del alcance de la Física de Partículas.

En la próxima década, principalmente los experimentos situados en LHC llevarán a cabo exploraciones definitivas a la escala de Fermi a energías de alrededor de 1 TeV. Esto permitirá probar escalas más pequeñas que 10 exp. -18 m, y previsiblemente llevará a entender el Mecanismo de Rotura de la Simetría Electro-Débil, para lo cual una parte crucial será la de buscar el BNosón de Higgs y medir sus propiedades.

De ser cierto que el agente de la rotura expontánea de la simetría es un escalar elemental como ocurriría en el SM, sería la primera partícula de éste tipo conocida experimentalmente. Entender su comportamiento podría llevar a nuevas ideas acerca de la dinámica del Universo en los primeros instantes, y eventualmente al origen de la energía oscura.

La teoría electrodébil no predice la masa del Bosón de Higgs puesto que los parámetros de los que depende el potencial de Higgs no los explica. Como ya se ha mencionado, la búsqueda directa del Bosón del Higgs LEP ha proporcionado un límite inferior a su masa de 114,3 GeV/c2 (al 95% ndel nivel de confianza).

Como vereis amigos, la búsqueda del Bosón de Higgs es tan importante para la Humanidad como la de conocer el Universo mejor, tener un Modelo Estándar de la Física de Partículas que sea acorde a la realidad, encontrar incluso indicios de la energía oscura y, así podríamos seguir exponiendo aquí lo enorme del proyecto y de sus resultados. Y, precisamente, por esa razón, cuando oigo o leo las tonterias que van diciendo algunos ignorantes por ahí, me revelo contra la falta de cordura y racionalidad.

El LHC nos traerá muchas alegrias, incluso aunque algunas de las esperanzas en él puestas no sean confirmadas, nos dará la respuesta cierta a que estabamos equivocado y podremos enmendar el camino a seguir.

Emilio Silvera.

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