El Bosón de Higgs ¿clave en el origen de la materia oscura?


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NUEVO ESTUDIO

El Bosón de Higgs ¿clave en el origen de la materia oscura?

Imagen del Bosón de Higgs

Foto: CERN

MADRID, 14 Oct. (EUROPA PRESS) –

   El Bosón de Higgs pudo tener un papel fundamental en el origen de la materia oscura, según se desprende de un estudio, publicado en ‘Physical Review Letters’. La investigación sugiere que esta partícula tuvo un papel clave en los inicios del universo, la producción de la diferencia observada entre el número de partículas de materia y antimateria y la determinación de la densidad de la misteriosa materia oscura que compone cinco sextas partes del Universo.

   Los autores del trabajo, Sean Tulin (Universidad de Michigan) y Géraldine Servant (Instituto Catalán de Investigación y Estudios Avanzados), dicen que pudo haber una asimetría en el Universo temprano entre el Bosón de Higgs y su contraparte de antimateria, el anti-Higgs. En este sentido, los científicos han explicado que, aunque actualmente se cree que el Higgs no tiene una antipartícula, el modelo estándar sí permite considerar que ha existido en el universo primitivo.

Así, la idea de los expertos es que había un desequilibrio entre el número de estas partículas y el número de Higgs y el de anti-Higgs se podría haber traducido en una asimetría en la cantidad de materia y antimateria.

El equipo se ha llamado a esta teoría ‘Higgsogenesis’, basándose en la ‘bariogénesis’, el nombre de un proceso del Universo temprano que por el que se produjeron más bariones (partículas como protones y neutrones) que antibariones. “La ‘Higgsogenesis’ es una alternativa”, ha señalado Tulin.

PARTÍCULAS QUE FALTAN

Tulin y Servant muestran que si el Higgs también interactuó con la materia oscura –por ejemplo, mediante la generación de partículas de materia oscura cuando se desintegra– podría producir un índice de oscuridad en la materia visible, que es justo lo que se ve en el Universo actual.

Servant ha señalado que una consecuencia de la interacción de Higgs de esta manera sería una nueva prueba del potencial de la materia oscura, que ha demostrado, hasta ahora, que es difícilmente observable en directo. Los expertos esperan ahora a la descomposición del Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) que, a su juicio, dirán si esto es cierto.

La revista ‘Nature’ ha explicado que otros grupos también están llevando a cabo la ‘Higgsogenesis’. En julio, teórico Sacha Davidson (Universidad de Lyon) publicó un documento en ‘arXiv’ sobre lo que se requiere para producir la asimetría entre el bosón de Higgs y el anti-Higgs en el Universo temprano. En este caso, encontró una teoría relativamente simple en la que el modelo estándar de física de partículas incluye todas las partículas normales, así como una inobservable partícula anti-Higgs.

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El bosón de Higgs se pasa al lado oscuro

JOSÉ MANUEL NIEVESABC_CIENCIA / MADRID – ABC.es
Día 14/10/2013

Científicos de la Universidad de Michigan y el CERN proponen que el higgs, la partícula que ha motivado el Nobel de Física de este año, tuvo un papel fundamental en el origen de la materia oscura

Se suele decir que la ciencia avanza a hombros de gigantes, una metáfora popular que el propio Isaac Newton utilizó y que describe cómo el conocimiento progresa sobre los descubrimientos previos. Cuando en julio de 2012 se confirmó la existencia del bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), el llamado Modelo Estándar recibía un gran espaldarazo, pero el nuevo hallazgo abría un enorme y jugoso campo de investigación en el que muchos físicos trabajarán durante décadas, tal vez siglos. Ahora que el británico Peter Higgs y el belgaFrançois Englert ya tienen su Nobel de Física, se han convertido en auténticos gigantes sobre cuyos hombros empiezan a elaborarse nuevas visiones del universo.

La última aparece en un estudio que se publicará próximamente en la revista Physical Review Letters y en el que los físicos Sean Tulin, de la Universidad de Michigan en Ann Arbor (EEUU), y Géraldine Servant, del CERN (Ginebra, Suiza), otorgan al bosón de Higgs un papel más allá de conferir masa a las partículas, involucrándolo en la solución a uno de los más conocidos enigmas de la física: ¿por qué en el universo existe una asimetría entre materia y antimateria? O, dicho de otro modo: ¿por qué en el universo existe algo en lugar de nada?

El proceso implicado se conoce como bariogénesis, en relación al origen de los bariones, la familia que comprende partículas como los protones y los neutrones, responsables de la mayor parte de la masa visible del universo. Del desequilibrio inicial entre bariones y antibariones nació esa profusión de materia que hoy conocemos, aunque aún no hay consenso sobre el mecanismo responsable.

Lo que Tulin y Servant han ideado es un proceso alternativo a los que se barajan para la bariogénesis y al que denominan higgsogénesis, ya que la conocida como partícula Dios desempeña un papel protagonista. “Hacemos del higgs un jugador clave, mientras que en otras teorías cosmológicas es solo un subproducto”, dijo Tulin a la revista Nature.

El Modelo estándar admite la posibilidad de que en el universo temprano existiera un anti-higgs, una antipartícula del bosón de Higgs. La idea de Tulin y Servant parte de esta premisa, a la que añaden la hipótesis de que existía un desequilibrio entre la cantidad de higgs y anti-higgs. Dado que los primeros interaccionan con la materia ordinaria, su acción explicaría la desigualdad entre materia y antimateria.

De hecho, un posible mecanismo para explicar el desequilibrio entre los higgs y sus antipartículas ya ha sido materia de investigación por parte de otro equipo liderado por Joao P. Silva, de la Universidad Técnica de Lisboa. En su estudio, disponible en la web de prepublicaciones arXiv y enviado a la revista Journal of High Energy Physics, los científicos parten de la hipótesis de que “puede haber más” de un bosón de Higgs, y encajan la teoría de la higgsogénesis en un modelo con dos higgs.

Generar materia oscura

Pero el trabajo de Tulin y Servant se centra sobre todo en otra consecuencia de la higgsogénesis. “Aunque la higgsogénesis sirve por sí sola como un mecanismo de bariogénesis, en este estudio prestamos especial atención a su posible conexión con la materia oscura”, escriben los investigadores. La materia oscura es un componente del universo de naturaleza tan misteriosa como su nombre y que constituye alrededor del 85% de toda la materia existente. Tulin y Servant proponen que la desintegración de los higgs puede generar materia oscura, y que este mecanismo podría explicar las proporciones de materia visible y oscura en el universo.

Servant apunta que las desintegraciones del higgs en otras partículas aún no han podido ser estudiadas con detalle en el LHC, por lo que este proceso podría estar ocurriendo sin que hasta ahora haya sido detectado. De ser así, no solo podría verificarse en un futuro próximo, sino que, sugieren los dos físicos, esto podría proporcionar un método de detección de la materia oscura, que aún escapa a los intentos de observación.

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Los chilenos del bosón de Higgs

Esta semana, Peter Higgs, el físico que teorizó sobre la existencia de la “partícula de Dios”, recibió el Premio Nobel. Un grupo de chilenos de la Universidad Federico Santa María compartió con él y participó en el proyecto del Gran Colisionador de Hadrones, la máquina con que se halló la partícula.

por Benjamín Blanco A. – 13/10/2013 – Latercera

Cuando el ingeniero civil y doctor en física chileno, Iván Schmidt, vio por primera vez al científico británico Peter Higgs, en Ginebra, éste superaba los 80 años y ya estaba retirado. Pero aquella presencia en los pasillos del laboratorio del Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (Cern) revolucionó el ambiente: sus estudios y teorías lo habían transformado en una leyenda de la física mundial, desde que, hacia 1964, especulara sobre la existencia de una partícula primordial que sería la responsable de dar masa a la materia, inmediatamente después del Big Bang. Era la llamada “partícula de Dios”. O bosón de Higgs.

“(Me pareció) una persona de cierta edad, retirada y sencilla. De alguna manera, esto del bosón de Higgs es un revuelo muy grande, que lleva mucho tiempo. Está medio cansado de la atención que ha recibido”, cuenta Schmidt.

Esta atención se multiplicó y sobrepasó el mundo de la ciencia cuando, en julio del año pasado, el Cern informó que se había hallado la partícula, luego de 48 años de estudio y más de US$ 9.000 millones de inversión, confirmando de esta manera la teoría de Higgs.

La Real Academia de Ciencias de Suecia le otorgó esta semana el Premio Nobel de Física a Higgs, junto con su colega belga, Francois Englert. “Higgs reconoce que no fue el único, que otros científicos aportaron a la teoría. Yo tengo un libro que señala que fue la prensa británica la que insistió en que se llamara el bosón de Higgs (…). En estos campos de la física muchos contribuyen, pero a ellos ya les dieron el Nobel”, dice Schmidt, entre risas, sentado en el patio de los cañones de la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM), donde es profesor.

En 2009, esta casa de estudios porteña formó el Centro Científico Tecnológico de Valparaíso (CCTVal), con el objetivo de impulsar el conocimiento científico y el desarrollo de alta tecnología en el país. La organización estableció colaboraciones y convenios con el Cern de Europa y los laboratorios especializados más importantes de Estados Unidos: Jefferson y Fermilab.

En el caso del Cern, la universidad ha participado activamente en Atlas, uno de los cuatro experimentos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC): la máquina de 26,6 kilómetros de circunferencia, dotada de nueve mil imanes, que permite dirigir partículas a la velocidad de la luz y, eventualmente, hacer que colisionen. Atlas fue uno de los dos experimentos que halló la “partícula de Dios”.

De hecho, el doctor estadounidense que trabaja en la UTFSM, William Brooks, fue coordinador del Grupo de Física de Iones Pesados del Atlas, por dos años. A raíz de este convenio, cerca de 10 estudiantes de la Santa María (entre pregrado y doctores) han visitado el Cern.

El estudiante de ingeniería civil electrónica René Ríos (28) ha sido uno de ellos. En los veranos de 2010 y 2011 estuvo en el centro de monitoreo del gran laboratorio, ubicado a 100 metros de profundidad, en la frontera entre Suiza y Francia: “Cuando se firman colaboraciones, el Cern exige que se envíe gente, pues se requiere que se monitoreen los experimentos las 24 horas. Yo estaba trabajando en la colaboración de Atlas y necesitaban enviar a alguien, y me ofrecí. La segunda vez lo pedí yo, pues necesitaba aprobar mi práctica”, cuenta Ríos, en la cafetería de la universidad: “El centro de monitoreo lo componen 30 personas y yo me encargué de que el almacenamiento de datos funcionara correctamente. Reemplacé a una persona de Madagascar”.

El físico Miguel Arratia (23) comenzó este año su doctorado en la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, y en enero y febrero estuvo en el Cern: “Cuando estuve por primera vez, se aceleraron núcleos de plomo y protones al mismo tiempo (normalmente opera acelerando sólo protones). Este modo nos permite estudiar la estructura del núcleo atómico en condiciones extremas”, afirma.

Arratia, que nació en Concepción y cursó su enseñanza media en el Liceo Camilo Henríquez de Temuco, evaluó el desempeño del detector de señales: “Recuerdo lo mucho que molestaba a los científicos que al bosón de Higgs la llamen la “partícula de Dios”, recuerda.

Actualmente, en los laboratorios de la U. Santa María se realiza un trabajo inédito: la elaboración de piezas que mejorarán el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), la herramienta que logró detectar la famosa partícula de Dios. De hecho, el LHC cesó sus funciones en diciembre, para realizar diversas mejoras: “Estuve en Valdivia hace poco, en el instituto de Claudio Bunster (llamado Centro de Estudios Científicos), y una persona que trabajaba allí me comentaba que nunca pensó que en Chile íbamos llegar a una colaboración tan avanzada”, cuenta entre risas Schmidt.

Esta colaboración consiste en la fabricación de 100 piezas electrónicas de una de las partes del colisionador, especializada en detectar partículas muones. “Actualmente sólo se construyen en Israel y estamos comprando los implementos para comenzar la fabricación el próximo año. Se comenzarían a usar las nuevas piezas en 2018”, recalca.

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