¿Qué es un bosón?
Las partículas subatómicas se dividen en dos tipos: fermiones y bosones. Los fermiones son partículas que componen la materia, y los bosones portan las fuerzas o interacciones. Los componentes del átomo (electrones, protones y neutrones) son fermiones, mientras que el fotón, el gluón y los bosones W y Z, responsables respectivamente de las fuerzas electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil, son bosones.
¿Por qué es tan importante encontrar el bosón de Higgs?
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| Recreación del bosón de Higgs a partir de los datos obtenidos en el CERN |
Porque podría contener la respuesta a la siguiente cuestión: ¿cómo decide la naturaleza a qué partículas les asigna masa y a cuáles no? Todas las partículas elementales tienen masa. Sin embargo otras como el fotón, responsable de la fuerza electromagnética, no tienen masa. La presencia o ausencia de masa podría venir dada por el bosón de Higgs, cuya existencia se propuso en los años sesenta. "Confirmar la existencia del bosón de Higgs en el modelo estándar supondría haber comprendido el mecanismo por el cual las partículas adquieren masa: un bosón que interacciona con las otras partículas (quarks, leptones y otros bosones), haciendo que estas adquieran masa", explica Teresa Rodrigo, investigadora del Instituto de Física de Cantabria que participa en los experimentos del CERN.
¿Por qué se usa el LHC para buscar el bosón de Higgs?
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| Detalle de la sección del LHC (localizado en Ginebra, frontera franco-suiza) |
La confirmación o refutación de la existencia del bosón de Higgs es uno de los objetivos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el mayor y más potente acelerador de partículas del mundo. En sul interior colisionan protones entre sí a una velocidad cercana a la de la luz. Según los cálculos los bosones de Higgs deberían producirse en choques frontales entre protones de energías del orden de 20 TeV. Al fin y al cabo, cuanto mayor sea la energía de las partículas que chocan más masa tendrán las resultantes, según la famosa ecuación de Einstein E=mc2. No obstante, el bosón de Higgs no se puede detectar directamente, ya que una vez que se produce se desintegra casi instantáneamente dando lugar a otras partículas elementales más habituales (fotones, muones, electrones...) que sí son detectadas en el LHC.
¿Por qué se habla de probabilidades en lugar de hablar de descubrimiento del bosón de Higgs?
El bosón de Higgs no puede observarse directamente porque su tiempo de vida es demasiado corto. Al final de su vida, decae y se transforma en otras partículas que son las que los detectores observan. Por ejemplo, en dos fotones. Pero otros muchos procesos también generan dos fotones, de modo que los científicos tienen que comparar el número de "eventos de dos-fotones" y compararlo con lo que se espera para una determinada partícula.
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| Gráfico comparativo de probabilidades en sigmas |
Para reclamar la paternidad de un descubrimiento, los físicos necesitan tener un exceso de colisiones significativas, lo que precisa de otra magnitud: la desviación estándar o el "número de sigmas", que establece la probabilidad de ese descubrimiento. Con los últimos experimentos se ha alcanzado el número 5 de sigmas, que es el mínimo aceptable para considerarlo verdadero (probabilidad del 99,99994%
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