Diferencia entre revisiones de «Bosón de Higgs»

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| tamaño_imagen = 300px
| pie = Una traza hipotética del bosón de Higgs en una colisión simulada de [[protón|protón-protón]].
| num_tipos = 1 en el [[Modelo estándar de física de partículas|Modelomodelo estándar]]; <br />5 o más en la [[Supersimetría]]
| clasificación =
| composición = [[Partícula elemental]]
| símbolo = H<sup>0</sup>
| masa = {{nowrap|125.3 ± 0.4 (estad.) ± 0.5 (sis.) GeV/''c''<sup>2</sup>}},<ref name=cms0731>{{Cita publicación |autor=CMS collaboration |título=Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC |publicación=Physics Letters B |volumen=716 |número=1 |páginas=30-61 |año=2012|arxiv=1207.7235 |doi=10.1016/j.physletb.2012.08.021 |apellido2=Khachatryan |nombre2=V. |apellido3=Sirunyan |nombre3=A.M. |apellido4=Tumasyan |nombre4=A. |apellido5=Adam |nombre5=W. |apellido6=Aguilo |nombre6=E. |apellido7=Bergauer |nombre7=T. |apellido8=Dragicevic |nombre8=M. |apellido9=Erö |nombre9=J. |ref=harv}}</ref> {{nowrap|126.0 ± 0.4 (estad.) ± 0.4 (sis.) GeV/''c''<sup>2</sup>}}<ref name=atlas0731>{{Cita publicación |autor=ATLAS collaboration |título=Observation of a New Particle in the Search for the Standard Model Higgs Boson with the ATLAS Detector at the LHC |publicación=Physics Letters B |volumen=716 |número=1 |páginas=1-29 |año=2012|arxiv=1207.7214 |doi=10.1016/j.physletb.2012.08.020 |apellido2=Abajyan |nombre2=T. |apellido3=Abbott |nombre3=B. |apellido4=Abdallah |nombre4=J. |apellido5=Abdel Khalek |nombre5=S. |apellido6=Abdelalim |nombre6=A.A. |apellido7=Abdinov |nombre7=O. |apellido8=Aben |nombre8=R. |apellido9=Abi |nombre9=B. |ref=harv}}</ref><ref name="CERN-julio-2012" />
| vida_media = 1.56×10<sup>−22</sup> s{{#tag:ref|En el [[Modelo estándar de física de partículas|modelo estándar]], el total de la [[Distribución Breit-Wigner relativista|amplitud de decaimiento]] de un bosón de Higgs con una masa de 126 GeV/''c''<sup>2</sup> se espera que sea 4.21×10<sup>−3</sup> GeV.<ref>{{Cita publicación
|título=Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 2. Differential Distributions
|autor=LHC Higgs Cross Section Working Group
| polarizabilidad_magnética =
| carga_de_color = 0
| espín = 0 (parcialmente confirmado en 125 GeV)<ref name="CERN March 2013">{{Cita web |url=http://home.web.cern.ch/about/updates/2013/03/new-results-indicate-new-particle-higgs-boson |título=New results indicate that new particle is a Higgs boson |fechaacceso=14 de marzo de 2013 |apellido=Pralavorio |nombre=Corinne |fecha=14 de marzo de 2013 |editorial=CERN}}</ref> (predicho por el [[Modelo Estándarestándar de física de partículas|modelo estándar]])
| num_estados_espín =
| número_leptónico =
}}
 
El '''bosón de Higgs''' o '''partícula de Higgs''' es una [[partícula elemental]] propuesta en el [[Modelomodelo estándar de física de partículas]]. Recibe su nombre en honor a [[Peter Higgs]] quien, junto con otros, propuso en 1964 el hoy llamado [[mecanismo de Higgs]] para explicar el origen de la [[masa]] de las partículas elementales. El bosón de Higgs constituye el [[cuanto]] del [[campo de Higgs]], (la más pequeña excitación posible de este [[Campo (física)|campo]]). Según el modelo propuesto, no posee [[espín]], [[carga eléctrica]] o [[carga de color|color]], es muy inestable y se [[desintegración de partículas|desintegra]] rápidamente: su vida media es del orden del [[zeptosegundo]]. En algunas variantes del Modelomodelo Estándarestándar puede haber varios bosones de Higgs.<ref> Francisco Villatoro. [https://web.archive.org/web/20130424134751/http://feelsynapsis.com/jof/008/index.html?pageNumber=38 La caza del bosón de Higgs] ''Journal of Feelsynapsis (JoF)''. {{ISSN|2254-3651}}. 2013.(8): 38-48</ref>
 
La existencia del bosón de Higgs y del [[campo de Higgs]] asociado serían el más simple de varios métodos del [[Modelomodelo estándar de física de partículas]] que intentan explicar la razón de la existencia de [[masa]] en las partículas elementales. Esta teoría sugiere que un [[Campo (física)|campo]] impregna todo el espacio, y que las partículas elementales que [[Interacciones fundamentales|interactúan]] con él adquieren masa, mientras que las que no interactúan con él, no la tienen. En particular, dicho mecanismo justifica la enorme masa de los [[bosón vectorial|bosones vectoriales]] [[bosones W y Z|W y Z]], como también la ausencia de masa de los [[fotón|fotones]]. Tanto las partículas W y Z, como el fotón son [[bosones]] sin masa propia, los primeros muestran una enorme masa porque interactúan fuertemente con el campo de Higgs, y el fotón no muestra ninguna masa porque no interactúa en absoluto con el campo de Higgs.
 
El bosón de Higgs ha sido objeto de una larga búsqueda en [[física de partículas]].
 
El 4 de julio de 2012, el [[CERN]] anunció la observación de una nueva partícula «consistente con el bosón de Higgs», pero se necesitaría más tiempo y datos para confirmarlo.<ref name="CERN-julio-2012">{{Cita web |título=CERN Press Release: CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson |url=http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2012/28/News%20Articles/1459454?ln=en |fechaacceso=4 de junio de 2012 |fecha=4 de junio de 2012 |idioma=Inglés}}</ref> El 14 de marzo de 2013 el CERN, con dos veces más datos de los que disponía en su anuncio del descubrimiento en julio de 2012, se encontró que la nueva partícula se ve cada vez más como el bosón de Higgs. La manera en que interactúa con otras partículas y sus propiedades cuánticas, junto con las interacciones medidas con otras partículas, indican fuertemente que es un bosón de Higgs. Todavía permanece la cuestión de si es el bosón de Higgs del Modelomodelo estándar o quizás el más liviano de varios bosones predichos en algunas teorías que van más allá del Modelomodelo estándar.<ref>http://home.web.cern.ch/about/updates/2013/03/new-results-indicate-new-particle-higgs-boson</ref>
 
El 8 de octubre de 2013 se concedió a Peter Higgs, junto a François Englert, el Premio Nobel de física "por el descubrimiento teórico de un mecanismo que contribuye a nuestro entendimiento del origen de la masa de las partículas subatómicas, y que, recientemente fue confirmado gracias al descubrimiento de la predicha partícula fundamental, por los experimentos ATLAS y CMS en el Colisionador de Hadrones del CERN".
 
== Introducción general ==
En la actualidad, prácticamente todos los fenómenos subatómicos conocidos se explican mediante el [[Modelo estándar de física de partículas|modelo estándar]], una teoría ampliamente aceptada sobre las [[partículas elementales]] y las fuerzas entre ellas. Sin embargo, en la década de 1960, cuando dicho modelo aún se estaba desarrollando, se observaba una contradicción aparente entre dos fenómenos. Por un lado, la [[fuerza nuclear débil]] entre partículas subatómicas podía explicarse mediante leyes [[teoría gauge|similares]] a las del [[electromagnetismo]] (en su [[electrodinámica cuántica|versión cuántica]]). Dichas leyes implican que las partículas que actúen como intermediarias de la interacción, como el [[fotón]] en el caso del electromagnetismo y las partículas [[bosones W y Z|W y Z]] en el caso de la fuerza débil, deben ser no masivas. Sin embargo, sobre la base de los datos experimentales, los bosones W y Z, que entonces solo eran una hipótesis, debían ser masivos.<ref>Véase {{Harvsp|Kibble|2009}}.</ref>
 
En 1964, tres grupos de físicos publicaron de manera independiente una solución a este problema, que reconciliaba dichas leyes con la presencia de la masa. Esta solución, denominada posteriormente [[mecanismo de Higgs]], explica la masa como el resultado de la [[Interacciones fundamentales|interacción]] de las partículas con un [[Campo (física)|campo]] que permea el [[vacío]], denominado [[campo de Higgs]]. [[Peter Higgs]] fue en solitario uno de los proponentes de dicho mecanismo. En su versión más sencilla, este mecanismo implica que debe existir una nueva partícula asociada con las vibraciones de dicho campo, el bosón de Higgs.
Los físicos de partículas sostienen que la [[materia]] está hecha de partículas fundamentales cuyas interacciones están mediadas por partículas de intercambio conocidas como [[Partícula portadora|partículas portadoras]]. A comienzos de la década de 1960 se habían descubierto o propuesto un número de estas partículas, junto con las teorías que sugieren cómo se relacionaban entre sí. Sin embargo era conocido que estas teorías estaban [[Teoría del campo unificado|incompletas]]. Una omisión era que no podían explicar los orígenes de la [[masa]] como una propiedad de la materia. El [[teorema de Goldstone]], relacionado con la [[simetría continua]] dentro de algunas teorías, también parecía descartar muchas soluciones obvias.
 
El [[mecanismo de Higgs]] es un proceso mediante el cual los [[bosón vectorial|bosones vectoriales]] pueden obtener [[masa invariante]] sin [[Ruptura de simetría explícita|romper explícitamente]] la [[Teoría de campo de gauge|invariancia de gauge]]. La propuesta de ese mecanismo de [[Ruptura espontánea de simetría electrodébil|ruptura espontánea de simetría]] fue sugerida originalmente en 1962 por [[Philip Warren Anderson]] y, en 1964, desarrollada en un modelo [[relatividad especial|relativista]] completo de forma independiente y casi simultáneamente por tres grupos de físicos: por [[François Englert]] y [[Robert Brout]]; Las propiedades del modelo fueron adicionalmente consideradas por Guralnik en 1965 y Higgs en 1966. Los papeles mostraron que cuando una [[teoría de gauge]] se combina con un campo adicional que rompe espontáneamente la simetría del grupo, los bosones de gauge pueden adquirir consistentemente una masa finita. En 1967, [[Steven Weinberg]] y [[Abdus Salam]] fueron los primeros en aplicar el mecanismo de Higgs a la ruptura de la simetría electrodébil y mostraron cómo un mecanismo de Higgs podría incorporarse a la [[teoría electrodébil]] de [[Sheldon Glashow]], en lo que se convirtió en el [[modelo estándar]] de física de partículas]].
 
Los tres artículos escritos en 1964 fueron reconocidos como un hito durante la celebración del aniversario 50º de la [[Physical Review Letters]].<ref>{{Cite document
|idioma=inglés}}</ref> y el ATLAS de un bosón con masa 126.5 GeV/c<sup>2</sup> de sigma 5.<ref name=atlas1207a /> Esto cumple con el nivel formal necesario para anunciar una nueva partícula que es "consistente con" el bosón de Higgs.<ref name=cern1207>{{Cita web |url=http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2012/PR17.12E.html |título=CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson |fechaacceso=4 de julio de 2012 |fecha=4 de julio de 2012 |editorial=CERN press release |urlarchivo=https://web.archive.org/web/20120705215550/http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2012/PR17.12E.html |fechaarchivo=5 de julio de 2012 }}</ref>
 
El estudio de las propiedades y características de la nueva partícula necesita aún más tiempo para poder confirmar si realmente se trata del bosón de Higgs del [[Modelo estándar de física de partículas|Modelomodelo estándar]] o uno de los bosones de Higgs que predicen las teorías [[Supersimetría|supersimétricas]] o si se trata de una nueva partícula desconocida.<ref name="CERN-julio-2012">{{Cita web |título=CERN Press Release: CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson |url=http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2012/28/News%20Articles/1459454?ln=en |fechaacceso=4 de junio de 2012 |fecha=4 de junio de 2012 |idioma=Inglés}}</ref> Se espera que los datos recopilados en el [[Gran Colisionador de Hadrones]] del [[CERN]] puedan esclarecer la naturaleza de este nuevo bosón.
 
En recientes conferencias, los datos estudiados arrojan más luz sobre la naturaleza del bosón y, al menos de momento, confirman que se trata de un bosón de Higgs aunque habrá que esperar para saber cuál es.
 
== Propiedades ==
[[Archivo:Elementary-particle-interactions-es.svg|thumb|300px|Resumen de las interacciones entre las partículas del [[Modelo estándar de física de partículas|modelo estándar]].]]
Muchas de las propiedades del bosón de Higgs, como se describe en el modelo estándar, están totalmente determinadas. Como su nombre indica, es un [[bosón]], tiene [[espín]] 0 (lo que se denomina un bosón escalar). No posee [[carga eléctrica]] ni [[carga de color]], por lo que no interacciona con el [[fotón]] ni con los [[gluones]]. Sin embargo interacciona con todas las partículas del modelo que poseen masa: los [[quarks]], los leptones cargados y los [[bosones W y Z]] de la interacción débil. Sus [[constante de acoplamiento|constantes de acoplamiento]], que miden cuan intensa es cada una de esas interacciones, son conocidas: su valor es mayor cuanto mayor es la masa de la partícula correspondiente. En la versión original del modelo estándar, no se incluía la masa de los [[neutrino]]s ni, por tanto, una interacción entre estos y el Higgs. Aunque esta podría explicar la masa de los neutrinos, en principio su origen puede tener una naturaleza distinta.<ref>Véase la introducción de {{Harvsp|Langacker|2010|loc=§7.7}}.</ref> El bosón de Higgs es además su propia antipartícula.
 
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