El Bosón de Higgs

Todos habréis oído estos días en las noticias que parece que por fin se ha encontrado el ansiado bosón de Higgs, esa partícula que nos ayudaría a explicar el origen de la masa. Tal vez no todo el mundo sepa lo que es el bosón de Higgs, ni que implicaciones tiene su existencia para la Física moderna, es por ello que, a lo largo de esta entrada, voy a ir explicando brevemente que es esta “partícula de Dios” y por qué es tan importante.

¿Qué es un Bosón?

Empecemos por el principio. ¿Qué es un Bosón?. La mecánica cuántica nos dice que todas las partículas están descritas por una función de estado o función de onda. Esta función, depende de cinco variables: las tres variables espaciales (x, y, z), el tiempo (t), y el spin (s). El spin es una propiedad mecanocuántica que no tiene análogo clásico. En función de su spin, las partículas pueden ser clasificadas en dos grupos:

• Fermiones: Son partículas de spin semientero (1/2, 3/2, etc.), que poseen la propiedad de ser antisimétricas con respecto al cambio de coordenadas de dos partículas idénticas, es decir, si dos fermiones idénticos intercambian sus coordenadas, la función de onda que representa al conjunto del sistema, cambia de signo. Ejemplos de fermiones son el electrón, el protón (y los quarks que lo componen), el muón, los diferentes tipos de neutrinos…En general, se puede decir que los fermiones son las partículas fundamentales que forman la materia.
• Bosones: Son partículas de spin entero (0, 1,2,etc.), que poseen la propiedad de ser simétricas respecto al intercambio de coordenadas de dos partículas idénticas, es decir, si dos bosones idénticos intercambian sus coordenadas, la función de onda que representa al conjunto del sistema, se mantiene inalterada. Ejemplos de bosones son el fotón, el gluón, y, por supuesto, el bosón de Higgs. De la misma forma que las partículas fundamentales de la materia eran fermiones, las partículas que generan los campos o interacciones (ver la Teoría Cuántica de Campos) son los bosones.  Así, mientras el fotón es la partícula del campo electromagnético, y el gluón la del campo nuclear fuerte, el bosón de Higgs será la partícula del llamado Campo de Higgs, del que hablaremos más adelante.

Cabe destacar, que la unión de un número impar de fermiones, dará lugar a un nuevo fermión, mietras que la unión de un numero par de fermiones, dará lugar a una partícula que se comporte como un bosón. Por ejemplo, los deuterones (núcleos de átomos de deuterio, es decir, formados por un protón y un neutrón), o las partículas alfa (núcleos de He, formados por dos protones y dos neutrones) tendrán spin entero, y se comportarán como bosones.

El campo de Higgs

El Físico teórico Peter Higgs, postuló que las partículas no debían tener masa al comienzo del universo, si no que debieron adquirir está poco después, debido a su interacción con algún tipo de campo, el llamado Campo de Higgs. En Física Cuántica, los campos (ya sea el gravitatorio, el electromagnético, o el aquí mencionado campo de Higgs) están constituidos por partículas, siendo éstas las causantes de la interacción del campo. Así, las partículas existentes tendrían masa debido a su interacción con las partículas del campo de Higgs, los bosones de Higgs, los cuales, a su vez, tendrían masa por la interacción entre ellos mismos.