{"id":11782,"date":"2022-07-04T19:32:57","date_gmt":"2022-07-04T17:32:57","guid":{"rendered":"https:\/\/igfae.usc.es\/igfaedb\/?p=11782"},"modified":"2022-07-04T19:32:57","modified_gmt":"2022-07-04T17:32:57","slug":"se-cumplen-10-anos-del-descubrimiento-del-boson-de-higgs","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/igfae.usc.es\/igfaedb\/se-cumplen-10-anos-del-descubrimiento-del-boson-de-higgs\/","title":{"rendered":"Se cumplen 10 a\u00f1os del descubrimiento del bos\u00f3n de Higgs"},"content":{"rendered":"

El hist\u00f3rico descubrimiento del bos\u00f3n de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones hace exactamente diez a\u00f1os y los progresos realizados desde entonces han permitido a la comunidad cient\u00edfica dar enormes pasos en nuestra comprensi\u00f3n del universo.<\/strong><\/p>\n

Hace exactamente diez a\u00f1os, el 4 de julio de 2012, las colaboraciones ATLAS<\/a> y CMS<\/a> en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC<\/a>) del CERN anunciaron el descubrimiento de una nueva part\u00edcula<\/a> con caracter\u00edsticas consistentes con las del bos\u00f3n de Higgs<\/a>. El descubrimiento supuso un hito en la historia de la ciencia y acapar\u00f3 la atenci\u00f3n mundial. Un a\u00f1o m\u00e1s tarde, se honr\u00f3 a Fran\u00e7ois Englert y Peter Higgs con el Premio Nobel de F\u00edsica<\/a>, pues ya en la d\u00e9cada de 1960, y junto al difunto Robert Brout, predijeron la existencia de un nuevo campo fundamental, conocido como campo de Higgs, que llena el universo, se manifiesta como el bos\u00f3n de Higgs y da masa a las part\u00edculas elementales.<\/p>\n

“El descubrimiento del bos\u00f3n de Higgs fue un hito monumental en la f\u00edsica de part\u00edculas. Marc\u00f3 el final de un largo camino de investigaci\u00f3n que dur\u00f3 d\u00e9cadas y el comienzo de una nueva era de estudios centrados en esta part\u00edcula tan especial”, explica Fabiola Gianotti, Directora General del CERN y portavoz del experimento ATLAS en el momento del descubrimiento. “Recuerdo con emoci\u00f3n el d\u00eda del anuncio, un d\u00eda de inmensa alegr\u00eda para la comunidad mundial experta en f\u00edsica de part\u00edculas y para todas las personas que trabajaron incansablemente durante d\u00e9cadas para hacer posible este descubrimiento”.<\/p>\n

\u00bfC\u00f3mo ha sido el camino hasta ahora?<\/strong><\/p>\n

La nueva part\u00edcula descubierta por las colaboraciones internacionales ATLAS y CMS en 2012 se parec\u00eda mucho al bos\u00f3n de Higgs predicho por el Modelo Est\u00e1ndar<\/a>. Pero, \u00bfse trataba realmente de esa part\u00edcula tan buscada? Tan pronto como se produjo el descubrimiento, ATLAS y CMS comenzaron a investigar en detalle si las propiedades de la part\u00edcula que hab\u00edan descubierto coincid\u00edan realmente con las caracter\u00edsticas que predec\u00eda el Modelo Est\u00e1ndar.<\/p>\n

Utilizando datos recogidos durante el fen\u00f3meno de desintegraci\u00f3n de esta nueva part\u00edcula en dos fotones<\/a>, los experimentos han demostrado que esta nueva part\u00edcula no tiene momento angular intr\u00ednseco, o esp\u00edn cu\u00e1ntico<\/a>, lo que coincide con las predicciones del bos\u00f3n de Higgs que se obtienen con el Modelo Est\u00e1ndar. En cambio, todas las dem\u00e1s part\u00edculas elementales conocidas s\u00ed tienen esp\u00edn.<\/p>\n

Por otra parte, al observar que los bosones de Higgs se producen y desintegran en pares de bosones W o Z<\/a>, ATLAS y CMS confirmaron que estos \u00faltimos adquieren su masa a trav\u00e9s de sus interacciones con el campo de Higgs, tal y como predice el Modelo Est\u00e1ndar.<\/p>\n

Los experimentos tambi\u00e9n han demostrado que el quark top<\/a>, el quark bottom<\/a> y el lept\u00f3n tau<\/a>, que son los fermiones m\u00e1s pesados, obtienen su masa por sus interacciones con el campo de Higgs, de nuevo como predice el Modelo Est\u00e1ndar. Estas observaciones tambi\u00e9n confirmaron la existencia de una interacci\u00f3n, o fuerza, llamada interacci\u00f3n de Yukawa, que forma parte del Modelo Est\u00e1ndar, pero es diferente a todas las dem\u00e1s fuerzas del modelo: est\u00e1 mediada por el bos\u00f3n de Higgs y su fuerza no est\u00e1 cuantizada, es decir, no viene dada por m\u00faltiplos de una determinada unidad.<\/p>\n

ATLAS y CMS midieron la masa del bos\u00f3n de Higgs obteniendo como resultado el valor de 125 mil millones de electronvoltios (125 GeV), con una impresionante precisi\u00f3n de casi uno por mil. Conocer este valor es importante, pues junto con la masa de la part\u00edcula elemental m\u00e1s pesada conocida, el quark top, y otros par\u00e1metros, la masa del bos\u00f3n de Higgs puede ayudarnos a determinar la estabilidad del vac\u00edo del universo.<\/p>\n

A\u00fan queda mucha investigaci\u00f3n por delante<\/strong><\/p>\n

\u00bfQu\u00e9 queda por aprender sobre el campo de Higgs y el bos\u00f3n de Higgs diez a\u00f1os despu\u00e9s? Mucho. \u00bfEl campo de Higgs da tambi\u00e9n masa a los fermiones m\u00e1s ligeros o podr\u00eda haber otro mecanismo en juego? \u00bfEs el bos\u00f3n de Higgs una part\u00edcula elemental o compuesta? \u00bfPuede interactuar con la materia oscura<\/a> y revelar la naturaleza de esta misteriosa forma de materia? \u00bfQu\u00e9 genera la masa del bos\u00f3n de Higgs? \u00bfTiene \u2018gemelos\u2019 o \u2018parientes\u2019?<\/p>\n

Encontrar las respuestas a estas y otras preguntas no s\u00f3lo contribuir\u00e1 a nuestra comprensi\u00f3n del universo en sus escalas m\u00e1s peque\u00f1as, sino que tambi\u00e9n puede ayudarnos a desvelar algunos de los mayores misterios que encierra el universo en su conjunto, como por ejemplo, c\u00f3mo lleg\u00f3 a ser como es y cu\u00e1l podr\u00eda ser su destino final.<\/p>\n

“El propio bos\u00f3n de Higgs puede apuntar a nuevos fen\u00f3menos, incluyendo algunos que podr\u00edan ser responsables de la materia oscura en el universo”, dice el portavoz de CMS, Luca Malgeri. “ATLAS y CMS est\u00e1n realizando muchas b\u00fasquedas para sondear todos los tipos de procesos inesperados que involucran al bos\u00f3n de Higgs”.<\/p>\n

Mientras que las respuestas a algunas de estas preguntas podr\u00edan ser proporcionadas por los datos recogidos durante el pr\u00f3ximo e inminente Run 3 del LHC<\/a> o en posteriores periodos de funcionamiento del acelerador, se cree que las respuestas a otros enigmas est\u00e1n fuera del alcance del LHC, requiriendo una futura “f\u00e1brica de Higgs”. Por esta raz\u00f3n, el CERN y sus socios internacionales est\u00e1n investigando la viabilidad t\u00e9cnica y financiera de una m\u00e1quina mucho m\u00e1s grande y potente, el Futuro Colisionador Circular<\/a> (FCC).<\/p>\n

“Los colisionadores de alta energ\u00eda siguen siendo el microscopio m\u00e1s potente del que disponemos para explorar la naturaleza a las escalas m\u00e1s peque\u00f1as y descubrir las leyes fundamentales que rigen el universo”, afirma Gian Giudice, jefe del departamento de Teor\u00eda del CERN.<\/p>\n

\u00a0<\/strong><\/p>\n

PERSPECTIVA ESPA\u00d1OLA EN EL DESCUBRIMIENTO DEL BOS\u00d3N DE HIGGS<\/strong><\/p>\n

La comunidad investigadora espa\u00f1ola tuvo, y contin\u00faa teniendo, un papel muy importante en las colaboraciones ATLAS Y CMS del CERN, los experimentos que anunciaron el avistamiento del bos\u00f3n de Higgs el 4 de julio de 2012.<\/p>\n

Desde la puesta en marcha del detector ATLAS participan en \u00e9l investigadores del Instituto de F\u00edsica de Altas Energ\u00edas (IFAE<\/a>), Instituto de F\u00edsica Corpuscular (IFIC<\/a>), Instituto de Microelectr\u00f3nica de Barcelona (IMB-CNM<\/a>) y de la Universidad Aut\u00f3noma de Madrid (UAM<\/a>).<\/p>\n

Por otro lado, la presencia nacional tambi\u00e9n despunta en el programa CMS desde los inicios de este experimento. Destacan los grupos del Centro de Investigaciones Energ\u00e9ticas, Medioambientales y Tecnol\u00f3gicas (CIEMAT<\/a>), Instituto de F\u00edsica de Cantabria (IFCA<\/a>), Universidad Aut\u00f3noma de Madrid (UAM<\/a>) y de la Universidad de Oviedo (UO<\/a>). M\u00e1s recientemente se han incorporado a la colaboraci\u00f3n CMS investigadores del Instituto Tecnol\u00f3gico de Arag\u00f3n (ITAINNOVA<\/a>) y del Centro Nacional de Microelectr\u00f3nica (CNM<\/a>).<\/p>\n

Carlos Lacasta, investigador en el IFIC, y Celso Mart\u00ednez, investigador en el IFCA, son actualmente los Representantes Espa\u00f1oles de ATLAS y CMS, respectivamente. Este puesto se designa como National Contact Physicist<\/em> y la persona al cargo hace de contacto entre la colaboraci\u00f3n (ATLAS o CMS, en este caso) y Espa\u00f1a. En las siguientes l\u00edneas, Lacasta y Mart\u00ednez cuentan para el CPAN qu\u00e9 supuso el descubrimiento del bos\u00f3n de Higgs y c\u00f3mo se vivi\u00f3 este hito desde Espa\u00f1a.<\/p>\n

El descubrimiento del bos\u00f3n de Higgs: una noticia perenne<\/strong><\/p>\n

\u201cEl descubrimiento del bos\u00f3n de Higgs es una noticia que se mantendr\u00e1 viva durante mucho tiempo: siempre se recordar\u00e1 que en julio de 2012 el CERN nos mostr\u00f3 que hab\u00eda aparecido una part\u00edcula de 125 GeV, muy parecida al bos\u00f3n de Higgs, en dos experimentos distintos, ATLAS y CMS, y all\u00ed incluso estaban dos de las tres personas que hab\u00edan pensado en ese bos\u00f3n casi 50 a\u00f1os antes, Englert y Higgs.\u201d, explica Celso Mart\u00ednez. \u201cPara todo el mundo fue muy importante, pero para Teresa Rodrigo<\/a> fue algo muy especial, al ser la Chairperson de la Colaboration Board de CMS\u201d, a\u00f1ade recordando a su difunta compa\u00f1era, tambi\u00e9n investigadora en el IFCA.<\/p>\n

\u201cEl descubrimiento del bos\u00f3n de Higgs es y ha sido muy importante por varios motivos. El primero y fundamental es que es un tipo de materia que nunca se hab\u00eda visto en un detector hasta ahora. Adem\u00e1s, pensamos que es una part\u00edcula fundamental, es decir, que no est\u00e1 formada por otras. Hemos descubierto algo que, aunque estaba \u201canunciado\u201d desde hac\u00eda mucho, es realmente nuevo y necesitamos poner el foco en conocer las propiedades de esta nueva materia\u201d, destaca Carlos Lacasta.\u00a0 Y contin\u00faa: \u201cEl segundo motivo es su propia historia. Se predijo all\u00e1 por 1964 para resolver un problema que ten\u00edan los modelos te\u00f3ricos a la hora de calcular los valores num\u00e9ricos de los observables que pod\u00edamos medir en los experimentos. Introducir el bos\u00f3n de Higgs permit\u00eda hacer esos c\u00e1lculos. Ahora, hab\u00eda que encontrarlo y, con los conocimientos y la tecnolog\u00eda que ten\u00edamos entonces, ya se barruntaba que no iba a ser tarea f\u00e1cil.\u201d<\/p>\n

Un camino nada f\u00e1cil<\/strong><\/p>\n

\u201cTras haber buscado -sin \u00e9xito- el bos\u00f3n de Higgs en el Gran Colisionador de Electrones y Positrones<\/a> (LEP, por sus siglas en ingl\u00e9s), el antecesor del LHC, sab\u00edamos que en el LHC algo ten\u00eda que aparecer. Y as\u00ed fue: a finales de 2011 vimos que en la zona de 125 GeV hab\u00eda \u2018algo\u2019 de lo que poder tirar. Las reuniones en las que compart\u00edamos los an\u00e1lisis relacionados con el bos\u00f3n de Higgs se hac\u00edan\u00a0cada vez m\u00e1s frecuentes, hasta que en los \u00faltimos meses se hac\u00edan diarias. Al final sab\u00edamos que ah\u00ed estaba el bos\u00f3n de Higgs….no hab\u00eda otra soluci\u00f3n\u201d explica Mart\u00ednez para el CPAN.<\/p>\n

Por su parte, Lacasta subraya el desarrollo tecnol\u00f3gico que se necesit\u00f3 para encontrar este escurridizo bos\u00f3n: \u201cLa b\u00fasqueda del bos\u00f3n de Higgs no fue f\u00e1cil en absoluto. De hecho, cost\u00f3 50 a\u00f1os conseguirlo. El Higgs es una part\u00edcula predicha por un modelo te\u00f3rico incapaz de predecir qu\u00e9 masa tiene dicha part\u00edcula y, por lo tanto, hab\u00eda que empezar a buscarla sin saber qu\u00e9 energ\u00eda deb\u00edan tener los aceleradores para producirlo. Para que os hag\u00e1is una idea de los retos tecnol\u00f3gicos a los que ha habido que hacer frente, os dir\u00e9 que de los 50 a\u00f1os que ha costado \u201cencontrar el bos\u00f3n de Higgs\u201d, 30 se han dedicado al dise\u00f1o y construcci\u00f3n del acelerador (el LHC) y los detectores (ATLAS y CMS) que lo avistaron por primera vez.\u201d<\/p>\n

Una emoci\u00f3n singular e inexplicable<\/strong><\/p>\n

\u201cDurante el descubrimiento hubo mucha emoci\u00f3n, resultado de un esfuerzo tit\u00e1nico a nivel internacional no s\u00f3lo para desarrollar las tecnolog\u00edas que lo hicieron posible, sino para \u2018gestionar\u2019 las propias colaboraciones internacionales, cuyo n\u00famero de participantes ha crecido abruptamente en las \u00faltimas d\u00e9cadas. Desde Espa\u00f1a fue tambi\u00e9n muy especial. La comunidad espa\u00f1ola investigadora hab\u00edamos jugado papeles muy importantes en algunos de los aspectos del dise\u00f1o, construcci\u00f3n y operaci\u00f3n de los detectores y en la generaci\u00f3n de algoritmos para buscar y encontrar entre los millones de eventos producidos aquellos en los que pod\u00eda haber un bos\u00f3n de Higgs\u201d, dice Lacasta.<\/p>\n

\u201cLas reuniones, an\u00e1lisis, contran\u00e1lisis y los candidatos reales a bos\u00f3n de Higss, que eran revisados uno a uno, nos mantuvieron muy atareados en 2011 y 2012, pero lo vivimos con mucha ilusi\u00f3n. Descubrir una part\u00edcula es algo que pocas veces puede ocurrir en la vida de un f\u00edsico experimental de part\u00edculas\u201d, apunta Mart\u00ednez. Lacasta comparte su emoci\u00f3n: \u201cUno no siempre puede decir que ha contribuido al descubrimiento de una nueva part\u00edcula, as\u00ed que os pod\u00e9is imaginar la emoci\u00f3n del momento.\u201d<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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