Bosón d'Higgs

De WikiLingua.net

El bosón d'Higgs és una partícula elemental hipotètica massiva l'existència de la qual és predicha pel model estàndard de la física de partícules. És l'única partícula del model estàndard que no ha estat observada fins al moment (amb excepció del gravitón), però exerceix un rol important en l'explicació de l'origen de la massa d'altres partícules elementals, en particular la diferència entre el fotó (sense massa) i els bosones W i Z (relativament pesats). Les partícules elementals amb massa i la diferència entre electromagnetismo (causat pels fotons) i la força feble (causada pels bosones W i Z) són crítics en molts aspectes de l'estructura microscópica (i així macroscópica) de la matèria. Amb això, si la partícula existeix, el bosón d'Higgs tindria un enorme efecte en la física i el món d'avui.

Una simulación del detector CMS del Gran Colisionador de Hadrones, mostrando como se prevé que sean las trazas del Bosón de Higgs.
Una simulació del detector CMS del Gran Colisionador d'Hadrones, mostrant com es preveu que siguin les traces del Bosón d'Higgs.

Fins a 2007, cap experiment havia detectat directament l'existència del bosón d'Higgs. El mecanisme d'Higgs, el que dóna massa al vector bosón, va ser teorizado en 1964 per Peter Higgs, François Englert i Robert Brout que treballaven en les idees de Philip Anderson, i independentment per G. S. Guralnik, C. R. Hagen i T. W. B. Kibble.[1] Higgs va proposar que l'existència d'una partícula escalar massiva podria ser una prova de la teoria, un comentari afegit a una carta a Physical Review[2] en la qual va suggerir en la referència.[3] Steven Weinberg i Abdus Salam van ser els primers a aplicar el mecanisme d'Higgs a la ruptura espontània de simetría electrodébil. La teoria electrodébil predice a una partícula neutra la massa de la qual sigui no gaire llunyana de la dels bosones W i Z.

Taula de continguts

[editar] Visió teòrica general

La partícula cridada bosón d'Higgs és un quant d'un dels components del camp d'Higgs. En un espai buit, el camp d'Higgs adquireix un valor diferent de zero que roman constant en el temps i en tot lloc de l'univers. El valor esperat de buit (VEV) d'un camp d'Higgs és constant i igual a 246 GeV. L'existència d'un VeV no zero té una importància fonamental: dóna una massa a cada partícula elemental, incloent al bosón d'Higgs. En particular, l'adquisició espontània d'un VeV diferent de zero trenca la simetría gaugiana electrodébil, un fenomen conegut com el mecanisme d'Higgs. Aquest és el simple mecanisme capaç de donar massa a un bosón de gauge que és també compatible amb la Teoria de camp de gauge.

En el model estàndard, un camp d'Higgs consisteix en dos camps neutrales i dos carregats. Els dos components carregats i un del neutro són bosones de Goldstone, que no tenen massa i es converteixen, respectivament, en els components longitudinales de tercera-polarización dels bosones W i Z (massius). Ho cuántico dels restants components neutrales corresponen als bosones massius d'Higgs. Un camp d'Higgs és un camp escalar, el bosón d'Higgs té un spin zero i no té moment angular intrínseco. El bosón d'Higgs és també la seva pròpia antipartícula i té simetría CP.

El model estàndard no predice el valor de la massa del bosón d'Higgs. Si la massa d'aquest bosón és entre 115 i 180 GeV, llavors el model estàndard pot ser vàlid a totes les escales energètiques fins a l'escala de Planck (1016 TeV). Moltes teories estan a l'expectativa d'una nova física més enllà del model estàndard que podria sorgir a escales de TeV, basades en les manques del model estàndard. L'escala més alta possible de massa permesa en el bosón d'Higgs (o en alguna ruptura espontània de simetría electrodébil) és d'un TeV; després d'aquest punt el model estàndard es torna inconsistente sense un mecanisme d'aquest tipus perquè la unicidad és violada en certs processos de dispersió. Molts models de supersimetría predicen que el bosón d'Higgs tindrà una massa només lleugerament per sobre dels actuals límits experimentals, a uns 120 GeV o menys.

[editar] Investigació Experimental

Fins a 2007 el bosón d'Higgs no ha estat observat experimentalmente, malgrat els grans esforços d'investigació en els experiments dels acceleradors de partícules com el CERN o el Fermilab. La no observació de proves clares permet estimar un valor mínim experimental de massa 114.4 GeV per al bosón d'Higgs del model estàndard, amb un nivell de confiança del 95%. Un petit nombre d'esdeveniments no concloents han estat registrats experimentalmente en el colisionador LEP en el CERN. Aquests han pogut ser interpretats com resultats dels bosones d'Higgs, però l'evidència és inconclusa.[4] El Gran Colisionador d'Hadrones, actualment sota construcció en el CERN, s'espera que sigui capaç de confirmar o desmentir l'existència d'aquest bosón.

L'estudi més precís de les mesures permet concloure que el bosón massiu d'Higgs del model estàndard té una magnitud major de 144 GeV amb un 95% de nivell de confiança,[5] així s'afirma des de març de 2007 (incorporant una mesura actualitzada de les masses del quark a dalt i del bosón W). La recerca del bosón d'Higgs és també l'objectiu de certs experiments del Tevatron en el Fermilab.

[editar] Alternatives al mecanisme d'Higgs per a la ruptura espontània de simetría electrodébil

Des dels anys en els quals va ser proposat el bosón d'Higgs, han existit molts mecanismes alternatius al mecanisme proposat per Higgs. Totes les altres alternatives usen una dinàmica que interactua fortament per a produir un valor esperat del buit que trenqui la simetría electrodébil. Una llista parcial d'aquests mecanismes alternatius és:

  • Technicolor[6] és la classe de model que intenta imitar la dinàmica de la força forta com camí per a trencar la simetría electrodébil.
  • El model d'Abbott-Farhi de composició dels bosones de vectores W i Z.[7]
  • Condensado quark a dalt

[editar] En la ficció

Cal esmentar que els bosones d'Higgs es denominen de vegades, en alguns articulos populars, com les 'Partícules de Déu' o 'Partícules Divines' arran del títol d'un llibre no científic (llibre de divulgación científica) escrit per Leon Lederman, laureado amb el Nobel en 1988. Aquesta forma de nomenar-ho està moltes vegades embolicada amb propietats fantasiosas. En la teoria actual de la partícula sol es desconeix el valor exacte de la seva massa (i està per confirmar la seva existència).

[editar] Referències

  1. Global Conservation Laws and Massless Particles
  2. Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons
  3. P. Higgs (2001), review lecture "My life as a Boson".
  4. Searches for Higgs Bosons (pdf), from W.-M. Yao et al. (2006). "Review of Particle Physics". J Phys. G 33: 1.
  5. Tevatron collider yields new results on subatomic matter, forces.
  6. S. Dimopoulos and L. Susskind (1979). "Mass Without Scalars". Nucl.Phys.B 155: 237-252.
  7. L. F. Abbott and I. Farhi (1981). "Llauri the Weak Interactions Strong?". Phys.Lett.B 101: 69.
In 1993, the UK Science Minister, William Waldegrave, Baron Waldegrave of North Hill|William Waldegrave, challenged physicists to produeix an answer that would fit on one page to the question "What is the Higgs boson, and why do we want to find it?"

[editar] Lectures Recomanades

[editar] Enllaços externs

[editar] Vegi's també