Boson de Higgs

EL BOSON DE HIGGS Y EL CONOCIMIENTO DE LA MATERIA


Curso: 7° año Básico

Objetivos:

- Comprender que toda la materia está constituida por un número reducido de elementos que se combinan, dando origen a la multiplicidad de sustancias conocidas.
- Describir y caracterizar los átomos como partes fundamentales de las moléculas, los elementos químicos y los compuestos de la naturaleza.Indicador de Evaluación

- Analizan y sintetizan la información contenida en la noticia.

Actividad

Lea la siguiente noticia de carácter científico. Responda las preguntas que aparecen posteriormente.

El Boson

“ En la escuela nos explicaron que los átomos están hechos de protones, neutrones y electrones.
Bien. Continúa siendo así. Salvo que a lo largo del siglo XX se fue descubriendoque los protones y los neutrones están hechos de unas partículas todavía más pequeñas llamadas quarks, y que a escala subatómica existen también otras partículas elementales como muones, bosones, neutrinos…

Los físicos clasifican todas estas partículas en dos grandes tipos: partículas de materia y partículas de fuerza.
- Las partículas de materia (fermiones) son, para entendernos y pidiendodesde ya perdón a los físicos, las que constituyen la parte “sólida” de los átomos. Estas son los quarks, neutrinos, el electrón, el muón, y el tau.
- Las partículas de fuerza (bosones) son justo las encargadas de transmitir fuerzas entre estas partículas “sólidas”. Por ejemplo el fotón estaría asociado a la fuerza electromagnética, el gluón a la fuerza nuclear fuerte que mantiene unidos aprotones y neutrones en el centro del átomo, los bosones W y Z están asociados a la fuerza nuclear débil también dentro del núcleo atómico, y se especula que podría existir una partícula llamada gravitón que sería la responsable de la fuerza de la gravedad.
Toda esta comprensión a nivel subatómico sobre la estructura y leyes de la materia se fue conformando a lo largo del siglo XX, hasta ir construyendoel típico cuadro del “modelo estándar” que veis a vuestra derecha.
Todo iba encajando muy bien. Pero a principios de los años 60 había una enorme duda por explicar: ¿Por qué algunas partículas como el fotón no tenían masa, otras como el electrón poquísima, y algunos quarks mucha?

Podéis pensar “porque son más grandes!”, pero en realidad esta explicación no sirve a escalas suabtómicas. Hablarde tamaño o composición no tiene demasiado sentido a nivel cuántico. De hecho aunque así lo dibujemos, un quark no sería necesariamente más “grande” o “denso” que un electrón. La pregunta estaba abierta y era muy profunda: ¿Qué es lo que da masa a las partículas?¿Qué es en realidad la masa? ¿Por qué un muón “pesa” muchísimo más que un neutrino?

Entonces Peter Higgs, François Englert y RobertBrout entre otros propusieron la siguiente hipótesis: al igual que un submarinista está rodeado de agua, y si desplaza la mano en vertical nota más resistencia que si la desplaza estando plana, a nivel subatómico quizás todo está permeado por un medio llamado “campo de Higgs”, que “frena” más a algunas partículas que a otras. Y cuanto más se frena una partícula por el campo de Higgs, más masa tiene.Por ejemplo, el fotón no interacciona nada con el campo de Higgs y por eso su masa es cero. Un electrón interacciona muy poco y su masa es mínima, y un quark “se frena” mucho y por eso contiene más masa. De esta manera, la masa no sería tanto una propiedad intrínseca de la partícula, como un resultado de la interacción con el campo de Higgs.
Pero; ¿de qué está hecho el campo de Higgs? Bueno,pues de la misma manera que el agua está hecha de moléculas de H2O que no podemos ver, el campo de Higgs podría estar formado por unas partículas de fuerza todavía desconocidas que llamaron “bosones de Higgs”.
Los fotones no interaccionan con los bosones de Higgs, y por eso no tienen masa. El quark “top” –por ejemplo- interacciona mucho más con los bosones de Higgs que el quark “up”, y por eso es...