Campo de Higgs

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El Campo de Higgs es un campo cuántico, que, de acuerdo con una hipótesis del modelo estándar de física de partículas expuesta por el físico Peter Higgs, permearía el universo entero, y cuyo efecto sería que las partículas adquiriesen masa, debido a la interacción asociada de partículas elementales, con el bosón de Higgs y que por la interacción consigo mismo también "adquiriría" masa. El Gran Colisionador de Hadrones ha servido para probar las hipótesis de Higgs.
Llama la atención que el campo de Higgs recuerda en muchos aspectos a la hipótesis del éter (un fluido ultraelástico e imponderable que se encontraría en todo el universo) la cual fue descartada por Einstein a inicios de siglo 20 con la teoría de la relatividad.

Introducción[editar]

En teoría cuántica de campos las entidades fundamentales no son las partículas sino los campos, como el campo electromagnético. Hay soluciones de las ecuaciones de la teoría cuántica de campos que son interpretables en términos de cuantos o partículas asociadas a estos campos. Estos cuantos son lo que se conoce como "partículas bosónicas" asociadas al campo. Los bosones del campo electromagnético son los fotones; en el campo de Higgs se denominan bosones de Higgs.[1]

Algunos campos cuánticos representan las partículas elementales conocidas, mientras que otros son campos postulados para producir un mecanismo la ruptura espontánea de simetría. Por ejemplo, en la teoría electrodébil, el campo de Higgs fue introducido para explicar por qué el estado de baja energía de esta teoría tiene una simetría rota del electromagnetismo por un lado y las interacciones nucleares débiles por el otro.

El Modelo estándar de física de partículas incorpora un mecanismo que dota de masa a las partículas. Conocido como el mecanismo de Higgs. Fue desarrollado por Peter Higgs en 1964 para introducir la masa en la teoría de Yang-Mills.[2] De forma independiente, Abdus Salam y Steven Weinberg reconocieron su importancia para la unificación de las teorías de la fuerza débil y la fuerza electromagnética en una teoría unificada con una fuerza única electrodébil, la teoría de gauge.

Usando el mecanismo de Higgs encontraron que los portadores de la interacción débil, los bosones W y Z, tienen grandes masas, mientras que los portadores correspondientes de la fuerza electromagnética no tienen ninguna masa. Por lo tanto, el mecanismo de Higgs es a menudo acreditado como el que explica el "origen" o "génesis" de masa.[3] Pero hay algunas dudas sobre si el mecanismo de Higgs proporciona una perspectiva suficiente sobre la naturaleza real de la masa. Como Max Jammer dice, "si un proceso 'genera' masa puede esperarse razonablemente que también proporcione información sobre la naturaleza de lo que 'genera'".[4] Pero en el mecanismo de Higgs, la masa no es "generada" en la partícula por una milagrosa creación ex nihilo, es transferida a la partícula desde el campo de Higgs, que contenía esa masa en forma de energía, y "ni el mecanismo de Higgs ni sus elaboraciones... contribuyan a nuestra comprensión de la naturaleza de la masa".[5]

La "maquinaria" del mecanismo de Higgs, el procedimiento por el cual la ruptura espontánea de simetría dota de masa a los campos de gauge que tienen cero masa, es basado en la suposición de la existencia de un campo escalar, el "campo de Higgs", que impregna todo el espacio. Por acoplamiento con este campo una partícula sin masa adquiere energía potencial y, por la relación masa-energía, adquiere masa. Mientras más fuerte el acoplamiento, más masiva la partícula.

La forma en que las partículas adquieren masa a través de la interacción con el campo de Higgs es análoga al papel secante absorbiendo tinta.[6] Trozos de papel secante representan partículas individuales y la tinta representa energía. Diferentes partículas "se empapan" de diferentes cantidades de energía, dependiendo de la capacidad de "absorción de energía" y de la fuerza del campo de Higgs.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. John D. Barrow, The Routledge Companion to the New Cosmology, ed. Peter Coles (London: Routledge, 2001) 300
  2. P. W. Higgs, "Broken Symmetry, Massless Particles and Gauge Fields", Physics Letters 12, 132–133 (1964); "Spontaneous Symmetry Breakdown Without Massless Bosons", Physical Review1 45, 1156–1163 (1966).
  3. R. Castmore and C. Sutton, "The Origin of Mass", New Scientist 145, 35–39 (1992). Y. Nambu, "A Matter of Symmetry: Elementary Particles and the Origin of Mass", The Sciences 32 (May/June), 37–43 (1992). J. LaChapelle, "Generating Mass Without the Higgs Particle", Journal of Mathematical Physics 35, pp. 2199–2209 (1994).
  4. Max Jammer, Concepts of Mass in Contemporary Physics and Philosophy (Princeton, NJ: Princeton University Press, 2000) 162
  5. Jammer 163, who provides many references in support of this statement.
  6. M.J.G. Veltman, "The Higgs Boson", Scientific American 255 (November), 88–94 (1986).