{"id":420,"date":"2018-03-16T17:07:44","date_gmt":"2018-03-16T20:07:44","guid":{"rendered":"http:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/?p=420"},"modified":"2021-08-25T12:43:28","modified_gmt":"2021-08-25T15:43:28","slug":"boson-de-higgs-el-mimado-de-los-cientificos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/?p=420","title":{"rendered":"Bos\u00f3n de Higgs: el mimado de los cient\u00edficos"},"content":{"rendered":"

El 4 de julio de 2012, el bos\u00f3n de Higgs se convirti\u00f3 en la celebridad del mundo cient\u00edfico. Investigadores del CERN anunciaron el hallazgo de la part\u00edcula m\u00e1s buscada de los \u00faltimos tiempos. \u00abHemos alcanzado un hito en nuestra comprensi\u00f3n de la naturaleza\u00bb, afirm\u00f3 Rolf Heuer, director del CERN. Por su parte, Christoph Paus, f\u00edsico del MIT, fue m\u00e1s cauteloso en su declaraci\u00f3n: \u00abTodav\u00eda no podemos decir si el fen\u00f3meno que estamos compartiendo es de hecho el bos\u00f3n de Higgs, ya que se necesitar\u00e1n muchos m\u00e1s datos\u00bb.\u00a0<\/em><\/span><\/p>\n

Por\u00a0Carina Maguregui<\/em><\/p>\n

La historia del bos\u00f3n<\/strong><\/h2>\n

El mi\u00e9rcoles 10 de septiembre de 2008 se considera una fecha muy importante para los cient\u00edficos de todo el mundo, porque se puso en funcionamiento el colisionador de hadrones. \u00ab\u00bfColisionador de qu\u00e9?\u00bb, nos preguntamos la mayor\u00eda de nosotros. Luego de las primeras indagaciones, noticias en los diarios, informes en noticieros y los resultados arrojados por la consabida b\u00fasqueda en internet, tal vez nos encontremos todav\u00eda m\u00e1s desconcertados.<\/p>\n

Hadrones: \u00bfcon qu\u00e9 se comen? Leemos que el colisionador generar\u00eda agujeros negros bajo tierra, o\u00edmos que har\u00eda viajar part\u00edculas a velocidades cercanas a la de la luz, vimos coloridas animaciones sobre la posible recreaci\u00f3n del origen del universo, resonaron las palabras\u00a0primer estallido<\/em>,\u00a0big bang<\/em>,\u00a0cuerdas<\/em>\u00a0y dimensiones<\/em>, cuyo significado a veces ni siquiera llegamos a imaginar.<\/p>\n

El origen del colisionador de hadrones est\u00e1 en las variantes de sus parientes directos, los aceleradores de part\u00edculas, construidos sobre un c\u00famulo de conceptos te\u00f3ricos y pr\u00e1cticos provenientes de la f\u00edsica.<\/p>\n

Hace millones y millones y millones de a\u00f1os hubo un estallido original \u2014eso dicen al menos muchos f\u00edsicos del mundo\u2014 que dio nacimiento al universo del que somos parte. El colisionador, entre otras cosas, ser\u00eda el \u00abaparato\u00bb que permitir\u00eda recrear la condiciones de aquel momento inicial para \u00abobservar\u00bb lo que habr\u00eda sucedido.<\/p>\n

Aparato que te quiero tanto<\/strong><\/h2>\n

\u00bfPor qu\u00e9 son tan importantes los aparatos? La idea es bien sencilla y podemos exponerla de este modo: ninguno de nosotros vio jam\u00e1s un \u00e1tomo y, sin embargo, no dudamos de su existencia porque sabemos que se dise\u00f1aron y desarrollaron aparatos que permitieron comprobar su existencia. Tampoco vimos ni palpamos genes, pero sabemos que con instrumental espec\u00edfico pueden ser mapeados. El colisionador de hadrones es el
\n\u00faltimo gran artefacto que construimos para ver cosas que no sabemos si existen.<\/p>\n

En la ciudad de Ginebra, en la frontera entre Suiza y Francia, se construy\u00f3 el LHC (Large Hadron Collider) o gran colisionador de hadrones. La megaestructura \u2014fara\u00f3nica\u2014 comprende un t\u00fanel circular de m\u00e1s de 27 kil\u00f3metros de longitud, instalado a 100 metros de profundidad. Este t\u00fanel es el mayor acelerador y colisionador de protones del mundo.<\/p>\n

\u00bfProtones? \u00bfProtones? S\u00ed, son part\u00edculas subat\u00f3micas. Una part\u00edcula subat\u00f3mica es una part\u00edcula m\u00e1s peque\u00f1a que el \u00e1tomo. Puede ser una part\u00edcula elemental o una compuesta. La f\u00edsica de part\u00edculas y la f\u00edsica nuclear se ocupan del estudio de estas part\u00edculas, sus interacciones y de la materia que las forma. Se consideran part\u00edculas subat\u00f3micas a los constituyentes de los \u00e1tomos: protones, electrones y neutrones.<\/p>\n

La mayor\u00eda de las part\u00edculas elementales que se han descubierto y estudiado no pueden encontrarse en condiciones normales en la Tierra, sino que se producen en los rayos c\u00f3smicos y en los procesos que se dan en los aceleradores de part\u00edculas. \u00bfVieron? Para eso necesitamos y construimos los aceleradores de part\u00edculas.<\/p>\n

Volvamos al acelerador\/colisionador LHC, que cost\u00f3 m\u00e1s de 5.600 millones de euros. El consorcio cient\u00edfico involucrado en el proyecto est\u00e1 integrado por m\u00e1s de 6000 cient\u00edficos de todo el mundo.<\/p>\n

El 10 de septiembre de 2008, se realiz\u00f3 la primera prueba de funcionamiento del colisionador. Los cient\u00edficos hicieron circular a trav\u00e9s de toda la trayectoria del t\u00fanel enormes cantidades de part\u00edculas a la velocidad de la luz. Por eso se les dice \u00abaceleradores\u00bb, porque tienen la potencia necesaria para imprimir esa velocidad a las part\u00edculas: las aceleran, les dan enviones brutales.<\/p>\n

Bien, tenemos a las part\u00edculas circulando a velocidades inimaginables dentro del acelerador, pero \u00bfpara qu\u00e9? Parece ser que cuando estas peque\u00f1\u00edsimas part\u00edculas invisibles al ojo humano se mueven a la velocidad de la luz y chocan entre s\u00ed, la fuerza del impacto es tan enorme que la energ\u00eda resultante las divide en part\u00edculas a\u00fan menores.<\/p>\n

La colisi\u00f3n producir\u00eda el estallido de estas part\u00edculas en otros subcomponentes m\u00e1s peque\u00f1os. Dicho de manera muy simplificada, estos estallidos recrear\u00edan mini\u00a0big bangs<\/em>.<\/p>\n

En el momento de las colisiones, por cada choque se generan miles de subpart\u00edculas que dejan patrones o \u00abhuellas\u00bb que les permiten a los investigadores realizar su identificaci\u00f3n. Las huellas son analizadas y estudiadas por identificadores especialmente dise\u00f1ados para medir sus trayectorias, energ\u00edas e \u00abidentidades\u00bb. Para los trabajos de identificaci\u00f3n, el s\u00faper colisionador cuenta con cuatro detectores, cada uno de los cuales tiene una funci\u00f3n espec\u00edfica a desarrollar.<\/p>\n

El detector llamado Alice estudia el estado de la materia que se produjo instantes despu\u00e9s del\u00a0big bang<\/em>. El Atlas analiza todas las part\u00edculas resultantes de las colisiones; el CMS complementa al Atlas en la b\u00fasqueda de la part\u00edcula llamada bos\u00f3n de Higgs, y el Lhc-B estudia las cuestiones relacionadas con la materia y la antimateria.<\/p>\n

En el detector Atlas trabajan m\u00e1s de 1900 cient\u00edficos de 170 instituciones pertenecientes a 35 pa\u00edses del mundo, entre ellos la\u00a0Argentina<\/strong>.\u00a0Los cient\u00edficos argentinos involucrados en este gran desaf\u00edo son Ricardo Piegaia, Gustavo Otero y Garz\u00f3n, Laura Gonz\u00e1lez Silva, Gast\u00f3n Romeo, Hern\u00e1n Reisin y Sabrina Sacerdoti, de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA; Mar\u00eda Teresa Dova, Fernando Monticelli, Xabier Anduada, Mart\u00edn Tripiana, Francisco Alonso y Mar\u00eda Josefina Alconada y Francisco Arduh de la Universidad Nacional de La Plata. Daniel De Florian es uno de los coordinadores del grupo de trabajo que vincula a los dos experimentos que rastrean al bos\u00f3n de Higgs y desarroll\u00f3 herramientas te\u00f3ricas para el an\u00e1lisis de datos. Sacerdoti, Tripiana, Alonso y Alconada est\u00e1n en este momento en el CERN. Y Anduada, fue uno de los elegidos para la presentaci\u00f3n de los resultados del experimento Atlas.<\/p>\n

Para intentar comprender todo este asunto aceptamos deglutirnos los protones, pero hadrones \u00bfes necesario? No nos vamos a complicar la vida y diremos que el pobre hadr\u00f3n sentado en el banquillo de los acusados tambi\u00e9n es una part\u00edcula subat\u00f3mica, como el prot\u00f3n. Solo que hay dos tipos de part\u00edculas subat\u00f3micas: las llamadas fundamentales y las compuestas. Los hadrones son part\u00edculas compuestas y est\u00e1n formadas a su vez por: fermiones \u2014denominados quarks y antiquarks\u2014 y por bosones llamados gluones. Los gluones act\u00faan de intermediarios para la fuerza que une a los quarks entre s\u00ed.<\/p>\n

Big Bang<\/strong><\/h2>\n

Pero no se aturdan con tantas colisiones porque ahora retomamos los\u00a0big bangs<\/em>. Necesitamos esta breve aclaraci\u00f3n para saber de qu\u00e9 se trata el\u00a0big bang<\/em>. A trav\u00e9s de la constante de Hubble (un valor matem\u00e1tico calculado) se puede determinar matem\u00e1ticamente la edad del universo: aproximadamente 15 mil millones de a\u00f1os, que es el tiempo transcurrido desde el primer gran estallido, el\u00a0Big Bang<\/em>, hasta la \u00e9poca actual.<\/p>\n

El\u00a0Big Bang<\/em>\u00a0fue bautizado as\u00ed por el astr\u00f3nomo ingl\u00e9s Fred Hoyle en 1950, como el instante inicial de la gran explosi\u00f3n que habr\u00eda dado comienzo al espacio y al tiempo. Sea cual fuera el mecanismo que dio inicio al Big Bang, este debi\u00f3 ser muy r\u00e1pido: el universo pas\u00f3 de ser denso y caliente (instante \u00abcero\u00bb del tiempo) a estar casi vac\u00edo y fr\u00edo (instante actual).<\/p>\n

De la situaci\u00f3n del universo antes del Big Bang no se sabe nada, ni siguiera puede imaginarse c\u00f3mo comenz\u00f3. Puede estimarse que antes de conformadas las galaxias, la densidad de materia del universo habr\u00eda sido infinita o extremadamente grande; por lo tanto, el an\u00e1lisis del universo puede iniciarse un instante despu\u00e9s del\u00a0Big Bang<\/em>, en el cual la densidad resulte ahora finita, aunque extraordinariamente enorme. Algo similar se puede decir con respecto a la temperatura. En las regiones de mayor temperatura se acumul\u00f3 la materia que luego dio origen a las galaxias y posteriormente a las estrellas.<\/p>\n

Lo que nos importa para seguir nuestro camino es que solamente se pueden analizar los procesos f\u00edsicos que se desarrollaron despu\u00e9s del\u00a0Big Bang<\/em>. Al momento del\u00a0Big Bang<\/em>\u00a0las cuatro fuerzas fundamentales fueron: gravitaci\u00f3n, fuerza fuerte, electromagnetismo y fuerza d\u00e9bil. Enseguida aparecieron los protones y neutrones que componen los n\u00facleos del hidr\u00f3geno, deuterio, helio y litio. Al proseguir el enfriamiento del universo los electrones se unieron a los n\u00facleos \u00e1tomicos y formaron los \u00e1tomos neutros. Posteriormente la radiaci\u00f3n y la materia que cubr\u00edan todo el universo se separaron, lo que se define como el \u00abdesacople\u00bb, y luego aparecieron las galaxias, las estrellas y los planetas.<\/p>\n

No nos perdamos en el laberinto de la f\u00edsica y la astronom\u00eda y regresemos ahora al colisionador. Dec\u00edamos que los estallidos causados por las colisiones de las part\u00edculas dentro del t\u00fanel causar\u00edan minis\u00a0big bangs<\/em>\u00a1ah\u00ed aparecen los\u00a0big bangs<\/em>!, y esa es una de las razones por la que los cient\u00edficos construyeron el aparato, para poder hacer el an\u00e1lisis y estudio del universo en el instante despu\u00e9s del\u00a0Big Bang<\/em>.<\/p>\n

\u00bfC\u00f3mo encajan los agujeros negros en todo esto?<\/strong><\/h2>\n

Hasta el momento no existe ninguna prueba concluyente de la existencia de agujeros negros. Por ser invisibles, solo podr\u00edan ser detectados a trav\u00e9s de sus efectos gravitacionales sobre otros cuerpos celestes. \u00bfEfectos qu\u00e9? Mejor intentemos explicar qu\u00e9 son los agujeros negros \u2014aunque nunca hayamos visto alguno\u2014.<\/p>\n

Desde 1783 los cient\u00edficos vienen hablando de los agujeros negros, pasando por Albert Einstein hasta el controvertido Stephen Hawking. Lo cierto es que para simplificar las discusiones y los largos desarrollos te\u00f3ricos, que obviamente no manejamos, nos conformaremos con decir que un \u00abagujero negro\u00bb u \u00abhoyo negro\u00bb es una regi\u00f3n del espacio-tiempo provocada por una gran concentraci\u00f3n de masa en su interior, con enorme aumento de la densidad, lo que provoca un campo gravitatorio tal que ninguna part\u00edcula \u2014ni siquiera la luz\u2014 puede escapar de su atracci\u00f3n.<\/p>\n

Intentemos imaginar algo as\u00ed: mucha mucha mucha mucha mucha mucha cosa acumulada en poco poco poco poco poco poco espacio. \u00bfEhhh? Una gran masa, algo muy denso, pero demasiado concentrado en un espacio tan diminuto que es casi como si no ocupara lugar.<\/p>\n

Si casi no ocupa lugar no lo podemos ver, pero s\u00ed se hace sentir porque toda esa masa apretad\u00edsima en la cabeza de un alfiler invisible genera un campo gravitatorio con mucha atracci\u00f3n. Esto significa que si pas\u00e1ramos cerca de un agujero negro, aunque no lo vi\u00e9ramos seguramente nos tragar\u00eda.<\/p>\n

\u00bfNos trag\u00f3 el agujero negro y nos olvidamos del colisionador? Noooo, al contrario, dijimos que dentro del colisionador se produc\u00edan espectaculares choques de part\u00edculas aceleradas a la velocidad de la luz. Bueno, justamente de la energ\u00eda descomunal generada por estas colisiones y estallidos podr\u00edan originarse agujeros negros en el interior del t\u00fanel. Los m\u00e1s osados y audaces dicen que el colisionador podr\u00eda generar un \u00abagujero de gusano\u00bb capaz de ser atravesado, que es uno de los modelos hipot\u00e9ticos de m\u00e1quina del tiempo.<\/p>\n

Gusanos, lo que nos faltaba\u2026<\/strong><\/h2>\n

Un agujero de gusano, tambi\u00e9n conocido como un puente de Einstein-Rosen, es una hipot\u00e9tica caracter\u00edstica topol\u00f3gica del espacio-tiempo, descrita por las ecuaciones de la relatividad general, que constituye esencialmente un \u00abatajo\u00bb a trav\u00e9s del espacio y el tiempo. El agujero de gusano tiene por lo menos dos extremos, conectados a una \u00fanica \u00abgarganta\u00bb, pudiendo la materia ‘viajar’ de un extremo a otro pasando a trav\u00e9s de esta garganta o puente.<\/p>\n

El primer cient\u00edfico en teorizar sobre la existencia de agujeros de gusanos fue Ludwig Flamm en 1916, y desde entonces han sido objeto de debate en el seno de la comunidad cient\u00edfica.<\/p>\n

Los devotos admiradores de los gusanos (recordar la imagen de Jodie Foster en la pel\u00edcula\u00a0Contacto <\/em>viajando en el tiempo a trav\u00e9s de un agujero de gusano) especulan y fantasean con que el colisionador podr\u00eda provocar accidentalmente la aparici\u00f3n de agujeros de gusano y abrir por primera vez en la historia la puerta de los viajes en el tiempo. Se\u00f1alan que, bajo ciertas condiciones, las enormes ondas gravitacionales generadas por las part\u00edculas en colisi\u00f3n podr\u00edan abrir una puerta o desgarro en el tejido espacio-temporal, dando lugar a un atajo espacio-temporal. Pero se desconoce la cantidad de energ\u00eda necesaria para abrir la \u00abpuerta\u00bb.<\/p>\n

\u00bfY si le ponemos un poco de m\u00fasica a todo esto?<\/p>\n

Las cuerdas del viol\u00edn y las del universo. La sinfon\u00eda del universo podr\u00eda reunir todos los conceptos de los que estamos hablando en una \u00fanica teor\u00eda unificadora: la teor\u00eda de cuerdas. La f\u00edsica te\u00f3rica postula, con la “teor\u00eda del todo”, que debe existir un marco conceptual que sirva para conectar y aunar todos los fen\u00f3menos f\u00edsicos conocidos.<\/p>\n

La b\u00fasqueda de un modelo de teor\u00edas de todas las interacciones fundamentales de la naturaleza es una dura lucha intelectual que llevan a cabo los f\u00edsicos desde hace ya bastante tiempo. El divulgador cient\u00edfico Federico Kukso y el f\u00edsico argentino Juan Maldacena conversaron largo y tendido sobre esta teor\u00eda, que tiene sus fans incondicionales y sus m\u00e1s ac\u00e9rrimos detractores.<\/p>\n

La f\u00edsica actual se apoya en dos grandes pilares-teor\u00edas incompatibles: la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica (que sirve para describir el interior del \u00e1tomo y que se aplica a lo peque\u00f1o) y la teor\u00eda de la relatividad de Albert Einstein, que se aplica a las cosas pesadas (que suelen ser grandes) y describe el espacio-tiempo y la acci\u00f3n de la gravedad.<\/p>\n

La gravedad del querido Newton es una de las cuatro fuerzas de la naturaleza que mantienen en pie todo lo existente (las otras son la fuerza electromagn\u00e9tica, y la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear d\u00e9bil que conviven en el interior del n\u00facleo at\u00f3mico). En la vida cotidiana, esta incompatibilidad l\u00f3gica y matem\u00e1tica, que al final de su vida intent\u00f3 resolver Einstein, no se advierte; pero en situaciones extremas como al principio del\u00a0Big Bang<\/em>, se nota.<\/p>\n

Por eso a\u00fan no podemos explicar el principio del tiempo y el espacio: las teor\u00edas actuales no son v\u00e1lidas, ya que no consideran a la vez y dentro de la misma teor\u00eda la gravedad de la relatividad general y la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica; o sea: una no puede explicar los fen\u00f3menos de la otra. Esto puede solucionarse con la teor\u00eda de cuerdas, justamente.<\/p>\n

A grandes rasgos, consiste en reemplazar las part\u00edculas \u2014que en la f\u00edsica de part\u00edculas son puntos\u2014 por objetos unidimensionales: cuerditas que oscilan y que al vibrar de cierta manera generan ciertas part\u00edculas. Parece simple, pero esta sustituci\u00f3n de \u00abladrillos\u00bb (electrones, quarks, protones) por cuerdas como los constituyentes de la materia y la energ\u00eda resuelve la incompatibilidad entre la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y la relatividad general.<\/p>\n

Fuente: http:\/\/www.educ.ar\/sitios\/educar\/recursos\/ver?id=108628&referente=docentes<\/p>\n

Licencia: CC BY-NC-SA 4.0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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