fisica

“BOSÓN DE HIGGS: Justificación física”, por Alejandro R. Álvarez
Silva
Verdaderamente, habría que apellidar este bosón, no como lo hizo el premio nobel Leon
Lederman, “la partícula de Dios”, sino más bien, “la partícula de oro”, si nos atenemos
al descomunal esfuerzo “en presupuesto” realizado por gobiernos e instituciones
científicas de medio mundo, al construir el mayor acelerador departículas hasta el
presente, el LHC (Large Hadron Collider). Es por ello por lo que irónicamente he
rebautizado al bosón de Higgs como “partícula de oro” y no “divina”, aunque a decir
verdad ni el oro justificaría el fantástico despliegue de medios aportados en este
proyecto… ¡por eso la denominación de Lederman encaja mejor con su presupuesto,
más propio de la “divinidad”!
Bromas aparte, hay quedecir que el bosón de Higgs no es más que una “etiqueta” o
bandera sobre la que quiere acogerse la propia justificación de los fantásticos gastos en
medios y personal realizados por el CERN para construir el engendro tecnológico que
supone el LHC. Ahora bien, el avance que se espera obtener en investigación básica y
aplicada (tan sólo hasta ahora), que incide directamente en las mismasfronteras de la
Ciencia, sí justificaría este desembolso.
Pero ciñéndonos al tema, ¿cuál es en realidad la importancia de la búsqueda del bosón
de Higgs?... El bosón de Higgs es una partícula que aparece en el modelo estándar de la
física de partículas por la aplicación del llamado “mecanismo de Higgs”. Así que, en
realidad, la búsqueda del bosón de Higgs es la puesta en práctica de losexperimentos
necesarios para poner a prueba un elemento indispensable hoy en la teoría estándar
denominada SU(3)⊗SU(2)⊗U(1): el “mecanismo de Higgs”. Los científicos Steven
Weinberg y Abduz Salam fueron los primeros en aplicar este mecanismo a la ruptura
espontánea de simetría electrodébil.
Pero no adelantemos acontecimientos.
La básica ecuación de Schrödinger de la mecánica cuántica, en su formacomún:
[- ħ2/2m ∇2+ V(r) ] ψ (r,t)= i ħ ∂ψ/∂t (r,t)

(1)

(donde ψ es la función de onda de una partícula, m su masa y V su energía potencial)
tiene dos inconvenientes en su aplicación a la QFT (Quantum Field Theory) o teoría
cuántica de campos (la teoría cuántica del campo electromagnético es la conocida
electrodinámica cuántica, de extraordinaria precisión, desarrollada en los años 20 y 50por Dirac, Fock, Pauli, Tomonaga, Schwinger, Feynman y Dyson):
1. No es relativista, pues descuida la posibilidad de “crear” o “destruir” partículas
dinámicamente, algo que para la famosa relación masa-energía de Einstein
(E=mc2) es crucial –por ejemplo, un electrón y un positrón pueden aniquilarse
para crear fotones.
2. Se complica grandemente, hasta llegar a ser irresoluble, cuando se aplicaa una
gran cantidad de partículas. Y es que las partículas mecánico-cuánticas de la
misma especie son indistinguibles, puesto que la función de onda del conjunto
1

entero debe ser simétrica (bosones –fotón, etc.) o antisimétrica (fermiones –
electrón, etc.) cuando las coordenadas de sus partículas se intercambian.
Por ejemplo, la función de onda general de un conjunto de N bosones seescribe:
Φ(r1, r2,……,rN)= 1/ √N! ∑p Φp(1)(r1)……….Φp(N)(rN)

(2)

ri son las coordenadas de la partícula –i-ésima.
Φi la función de onda de cada partícula.
Que es una suma (N factorial) N! de términos distintos, que con el aumento de N se
hace inmanejable.
Respecto a (1), para hacerla invariante respecto a la transformación relativista de
Lorentz, se toma:
Ψ(t, r)= exp (ikr-iw(k)t) donde(relación de Broglie) p= ħk

(3)

Con esto, y determinando la frecuencia w(k) por la condición de que la velocidad de
grupo coincida con la velocidad observada de la partícula, se llega a la ecuación
cuántica relativista más sencilla, KGB o ecuación Klein-Gordon-Fock:
(∂2+m2c2/ħ2) ψ (t,r)=0

(4)

El procedimiento por el que los campos cuánticos se construyen a partir de partículas...