Campo de Higgs

El Campo de Higgs es un campo cuántico que de acuerdo con una hipótesis del modelo estándar de física de partículas expuesta por el físico Peter Higgs, permearía el universo entero, y cuyo efecto sería que las partículas adquiriesen masa, debido a la interacción asociada de partículas elementales, con el bosón de Higgs y que por la interacción consigo mismo también "adquiriría" masa. El Gran Colisionador de Hadrones ha servido para probar las hipótesis de Higgs.

Introducción

En teoría cuántica de campos las entidades fundamentales no son las partículas sino los campos, como el campo electromagnético. Hay soluciones de las ecuaciones de la teoría cuántica de campos que son interpretables en términos de cuantos o partículas asociadas a estos campos. Estos cuantos son lo que se conoce como "partículas bosónicas" asociadas al campo. Los bosones del campo electromagnético son los fotones; en el campo de Higgs se denominan bosones de Higgs.[1]

Algunos campos cuánticos representan las partículas elementales conocidas, mientras que otros son campos postulados para producir un mecanismo la ruptura espontánea de simetría. Por ejemplo, en la teoría electrodébil, el campo de Higgs fue introducido para explicar por qué el estado de baja energía de esta teoría tiene una simetría rota del electromagnetismo por un lado y las interacciones nucleares débiles por el otro.

El Modelo estándar de física de partículas incorpora un mecanismo que dota de masa a las partículas. Conocido como el mecanismo de Higgs. Fue desarrollado por Peter Higgs en 1964 para introducir la masa en la teoría de Yang-Mills.[2]​ De forma independiente, Abdus Salam y Steven Weinberg reconocieron su importancia para la unificación de las teorías de la fuerza débil y la fuerza electromagnética en una teoría unificada con una fuerza única electrodébil, la teoría de gauge.

Usando el mecanismo de Higgs encontraron que los portadores de la interacción débil, los bosones W y Z, tienen grandes masas, mientras que los portadores correspondientes de la fuerza electromagnética no tienen ninguna masa. Por lo tanto, el mecanismo de Higgs es a menudo acreditado como el que explica el "origen" o "génesis" de masa.[5]

La "maquinaria" del mecanismo de Higgs, el procedimiento por el cual la ruptura espontánea de simetría dota de masa a los campos de gauge que tienen cero masa, está basado en la suposición de la existencia de un campo escalar, el "campo de Higgs", que impregna todo el espacio. Por acoplamiento con este campo una partícula sin masa adquiere energía potencial y, por la relación masa-energía, adquiere masa. Mientras más fuerte el acoplamiento, más masiva la partícula.

La forma en que las partículas adquieren masa a través de la interacción con el campo de Higgs es análoga al papel secante absorbiendo tinta.[6]​ Trozos de papel secante representan partículas individuales y la tinta representa energía. Diferentes partículas "se empapan" de diferentes cantidades de energía, dependiendo de la capacidad de "absorción de energía" y de la fuerza del campo de Higgs.

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