¿Cómo se ve el bosón de Higgs?

Mientras los físicos saltaban de alegría al "ver" el bosón de Higgs, esa partícula esquiva que compone el campo de Higgs, que permite que las partículas ganen masa, la verdad es que en realidad vieron un montón de números, gráficos y datos generales que decían les dijo que se detectó el bosón de Higgs. E incluso decir que fue "detectado" merece alguna explicación.

Como se informó, los datos recopilados tenían niveles de certeza de 5 sigma. Es posible que haya escuchado que "5-sigma" indicaba que había una posibilidad entre 3,5 millones de que el famoso bosón no existiera. Pero no tan rápido. Como con muchas noticias de física, es más complicado que eso. El nivel de confianza de cinco sigma en realidad significaba que había una posibilidad entre 3,5 millones de que incluso si no existiera la partícula de Higgs, el personal del CERN habría visto los mismos resultados. En otras palabras, hay una posibilidad entre 3,5 millones de que un experimento para encontrar el Higgs arroje resultados que parecen confirmarlo, incluso si tal partícula no existiera.

Entonces, si los científicos del CERN (la Organización Europea para la Investigación Nuclear ) no esperaban ver algo parecido a un accesorio en una producción teatral de "Peter Pan", ¿qué estaban buscando? Durante mucho tiempo, los físicos se sintieron desconcertados por el hecho de que partículas como los electrones y los quarks tuvieran masa. No estaban avergonzando al cuerpo de los pequeños que forman átomos y moléculas; era solo que sus representaciones matemáticas de un universo simétrico realmente no funcionaban a menos que las partículas no tuvieran masa [fuente: Greene ].

Peter Higgs y algunos de sus compañeros físicos tuvieron una idea. En lugar de tratar de descubrir cómo todas estas ecuaciones podrían modificarse y diseñarse para trabajar con partículas cargadas de masa, ¿por qué no mantener las matemáticas y agregar la suposición de que las partículas están operando en un campo que ejerce un arrastre sobre ellas? Si ese fuera el caso, podríamos encontrar una sustancia en este "campo" que agregue masa a una partícula creando resistencia. Imagina una mosca zumbando en el aire; va muy bien hasta que encuentra un fuerte viento en contra. De repente, nuestra pequeña y veloz mosca se siente bastante pesada. Así sería con nuestras partículas cuando atravesaran el campo de Higgs.

Por supuesto, los físicos no estaban buscando exactamente algún tipo de jarabe de arce universal en el que todos hubiéramos estado nadando sin darnos cuenta. Más bien estaban buscando partículas que pudieran formar un campo de Higgs, y pensaron que su búsqueda podría tener éxito si pudieran recrear las condiciones inmediatamente posteriores al Big Bang . En esas condiciones, podemos ver cómo volaban cosas como los quarks y los leptones y si también se creó algo como el bosón de Higgs para proporcionar la masa que les permite agruparse en partículas compuestas como los protones [fuente: STFC ].

El Gran Colisionador de Hadrones es como una pista de NASCAR para enjambres de protones de carreras (y también algunos iones pesados). Esos protones se deslizan en direcciones opuestas alrededor del círculo de casi 17 millas (27 kilómetros) y chocan entre sí millones de veces por segundo [fuente: Greene ]. Cuando chocan, las partículas compuestas se dispersan en sus partes más pequeñas: quarks y leptones. La energía que se crea puede permitirnos ver partículas muy, muy pesadas creadas en la colisión.

Aquí es donde empezamos a "ver" cosas como el bosón de Higgs. Los detectores en el LHC miden la energía y la carga de las partículas que se disparan a partir de las colisiones de protones. Los detectores no son violetas que se encogen: el más grande del LHC mide 82 pies (25 metros) de alto y tiene el mismo ancho. Deben ser así de grandes porque se utilizan imanes gigantes para curvar la trayectoria de las partículas.

Si curvamos el camino de las partículas dentro de un campo magnético, podemos ver cómo reaccionan de manera diferente: algunas con un impulso realmente alto seguirán yendo en línea recta, aquellas con un impulso más bajo formarán una espiral estrecha [fuente: CERN ]. Entonces, el impulso es una información útil que los investigadores y los físicos pueden estudiar cuando se preguntan sobre la identidad de una partícula en particular.

Los dispositivos de seguimiento en los detectores también son útiles. Un dispositivo de seguimiento registra las señales electrónicas que dejan las partículas a medida que atraviesan el detector, lo que a su vez permite que una computadora haga una representación gráfica de la trayectoria de la partícula.

Los calorímetros dentro de los detectores también ayudan con la identificación. Un calorímetro mide la energía que la partícula pierde después de la colisión y absorbe las partículas dentro del detector. Luego, los físicos pueden estudiar la radiación emitida por las partículas, lo que les ayuda a determinar algunos identificadores únicos más para partículas específicas [fuente: CERN ].

Entonces, ¿cómo se ve el bosón de Higgs? Bueno, odio decepcionarte, pero el punto es que no podemos verlo. Es una pequeña partícula, hombre. No seas loco. Lo que vemos en cambio es, bueno, gráficos. y datos Todos esos datos ruidosos que detallan la trayectoria de las partículas, la energía, los productos de desintegración y más fueron barridos en los detectores y sintetizados en números fríos y duros. Esos números indicaron que tuvo lugar un "exceso de eventos" que indicaron la existencia de Higgs [fuente: CERN ].

Ahora no te decepciones demasiado. La buena gente del CERN sabe lo que queremos: imágenes bonitas que muestren una representación del bosón de Higgs. Si desea ver una simulación gráfica de las colisiones, consulte el sitio web del CERN para ver algunas representaciones (muy satisfactorias) de cómo se "ve" el Higgs en acción [fuente: CERN ].

Nota del autor: ¿Cómo se ve el bosón de Higgs?

Al imaginar el Higgs, creo que es justo decir que más o menos me imagino una gota de jarabe de arce que forma el campo almibarado de Higgs. No es exacto, pero me hace pensar mucho en la física de partículas al desayunar todos los fines de semana.

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