El Bosón de Higgs es la partícula que hoy conocemos como la partícula de dios, que responde a una pregunta ¿Se ha preguntado alguna vez cómo todo lo que nos rodea llegó a tener masa, por qué los fotones -que constituyen la luz que vemos- no tienen masa, o qué pasaría si nada en el universo tuviera masa?
Este es el tipo de preguntas que, en última instancia, condujeron a la partícula que hoy conocemos como Bosón de Higgs.
La idea de Higgs
La historia comienza hace unos cincuenta años, cuando los científicos empezaban a comprender las partículas elementales. Estas partículas son las unidades básicas de construcción de la materia y la energía en nuestro universo. Los científicos habían empezado a trabajar en un modelo que les ayudaba a clasificar y estudiar estas partículas, al que llamaron «Modelo Estándar».
Este modelo tiene dos tipos principales de partículas: las partículas de materia y las partículas portadoras de fuerza.
En total, hay cuatro fuerzas fundamentales, de las cuales tres están reconocidas en el Modelo (fuerzas electromagnética, fuerte y nuclear débil). Además, cada fuerza fundamental se basa en su propio conjunto de reglas definidas por las matemáticas, la física cuántica y la teoría especial de la relatividad.
Fue mientras trabajaban en este Modelo Estándar, construyendo la teoría cuántica de campos para cada fuerza, cuando los científicos se dieron cuenta de algo extraño… Dos de las fuerzas fundamentales, la electromagnética y la débil, resultaron tener la misma teoría cuántica de campos. Esto significaba que ambas fuerzas tenían el mismo origen, que denominaron fuerza electrodébil.
Sin embargo, esto era bastante extraño, porque un fotón, que es un portador de la fuerza electromagnética, no tiene masa. En cambio, los bosones W y Z, portadores de la fuerza débil, tenían una de las masas más altas del modelo.
Los físicos Robert Brout, François Englert y Peter Higgs propusieron que la masa debía proceder de otra fuerza que también es responsable de dividir la fuerza electrodébil. Llamaron a este campo de fuerza la fuente del «campo de Higgs».
¿Qué es el campo de Higgs?
Imagina una hoja de tejido como el campo de Higgs. Cualquier tipo de perturbación en este campo -un pliegue, una onda o una abolladura- será el bosón de Higgs.
Ahora, imaginemos una partícula como una canica moviéndose en este campo. Todos sabemos cómo una canica desplazaría el tejido y crearía una ligera abolladura o desplazamiento en él. Cualquier tipo de perturbación, que en este caso es el desplazamiento del tejido, se ve como la propia partícula del bosón de Higgs.
En resumen, cualquier tipo de perturbación en el campo de Higgs es lo que conocemos como el bosón de Higgs. Por lo tanto, cuando una partícula interactúa con el campo de Higgs o lo perturba de alguna manera, está interactuando con el bosón de Higgs, la partícula.
Cuanto mayor es la perturbación que crea, más se dificulta la velocidad de la partícula. Al igual que una canica masiva crea más perturbación en el tejido y, por lo tanto, viaja lentamente, lo mismo ocurre con las partículas elementales.
Sólo que esta vez es al revés, es decir, cuanto más perturba una partícula el campo de Higgs, más lentamente viaja y más masa gana. Por lo tanto, cuando observemos la masa de las partículas, sepamos que las más masivas están interactuando mucho con el campo de Higgs, mientras que las que no tienen masa no interactúan con él en absoluto.
Pero, ¿en qué se diferencia el campo de Higgs de los demás campos de fuerza? Para ello, tenemos que entender los dos tipos de campos de fuerza: escalares y vectoriales.
Los campos vectoriales tienen dirección, es decir, sabemos que una fuerza se mueve de una dirección a otra, como en el caso de un campo magnético.
Sin embargo, en el caso de los campos escalares, no hay ninguna dirección. Antes del descubrimiento del campo de Higgs, no conocíamos ningún campo escalar. Por lo tanto, éste es el campo de fuerza más singular, el que también es responsable del trabajo especial de proporcionar masa a las partículas.
Conclusión
Aunque la teoría del bosón de Higgs se propuso hace unos cincuenta años, no ha sido hasta las dos últimas décadas cuando los científicos han descubierto finalmente la partícula en el laboratorio.
En el gran colisionador de anillos (en el que se bombardean partículas entre sí para crear otras partículas) del CERN, los físicos vislumbraron por primera vez esta partícula. Bombardearon protones entre sí para observar la formación y desintegración del bosón de Higgs.
