¿Y si la ‘partícula de Dios’ nunca ha existido?


El LHC europeo fue construido para cazar el bosón de Higgs. Antes de que vuelva a ponerse en marcha, otro acelerador, el Tevatron de EEUU, puede descartar su existencia.

Higgs boson – CERN LHC – Fermilab Tevatron

Large Hadron Collider – The Search For The Higgs Messing with the unknown

En junio del año pasado, en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), a las afueras de Ginebra, los físicos afilaban las armas listos para el comienzo inminente de la cacería del bosón de Higgs.

La escurridiza partícula de Dios, bautizada así por el investigador Leon Lederman, debía aparecer entre las colisiones provocadas por el acelerador LHC. Su hallazgo explicaría por qué los objetos tienen masa, y los responsables aspirarían al Nobel. Entonces, en la cafetería del CERN, el investigador del Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC) Celso Martínez explicaba que incluso los borradores de los artículos que se iban a publicar con el descubrimiento estaban ya escritos. “Sólo les faltaría añadir las masas detectadas en los experimentos y las gráficas, y estarían listos”, decía.

En septiembre, pocos días después de su puesta en marcha, la descomunal máquina, que ha costado más de 3.000 millones de euros y ha sido creada para atrapar al diminuto bosón, se averió. El LHC no volverá a estar operativo hasta el próximo septiembre. El traspié de la apuesta del CERN ha dado una nueva oportunidad al viejo Tevatron para alcanzar la gloria.

El acelerador de Fermilab (Illinois, EEUU) iba a quedar obsoleto tras el arranque de LHC, pero con él parado ha vuelto a tener posibilidades de meterse en la carrera por encontrar la primera huella de la partícula divina. “Las probabilidades de que descubramos el higgs es muy buena, 90% si estamos en el rango alto de masas”, afirmó en una conferencia en febrero Dimitri Denisov, portavoz de uno de los experimentos de Tevatron. “Tenemos una muy buena oportunidad de registrar indicios del higgs antes de que lo haga el LHC”, aseguró. Junto a él se sentaba Lynn Evans, director del convaleciente LHC.

Acorralar al bosón de Higgs

La semana pasada, los responsables del acelerador estadounidense anunciaban que habían logrado restringir el rango de masas en el que se podía encontrar el higgs.

El Modelo Estándar (ME) [el marco teórico que describe cómo se relacionan entre sí las partículas que componen la materia] y los experimentos previos situaban a la partícula divina en un rango energético de entre 114 y 185 GeV (gigaelectronvoltios). Los nuevos resultados reducen el límite superior de la búsqueda a 157 GeV. La cacería se complica. Con una masa en torno a los 170 GeV, los responsables de Fermilab calculaban sus posibilidades de éxito en más del 95%. Con un higgs más ligero, Pier Oddone, director de Fermilab, reducía sus opciones a un optimista 50%.

 

 

El descubrimiento se vuelve más difícil por el método de detección de este tipo de partículas. Su captura no es directa. Para conocer las características de muchas partículas subatómicas, inexistentes en estado natural desde poco después del Big Bang, se deben recrear las condiciones energéticas que rodearon el gran estallido. Para ello se hacen chocar partículas (en el caso de Tevatron, protones y antiprotones) entre sí.

En esos choques de alta energía se generan partículas que se desintegran en una fracción de segundo. Para conocer los tipos de partículas producidas, es necesario que los físicos analicen los escombros que quedan atrapados en sus detectores tras la colisión. Así, como un detective que estudia la escena del crimen, podrán decir quién estuvo allí a través de las huellas que hayan dejado en forma de muones, fotones u otras partículas. En el rango alto de masas, los vestigios del higgs hubieran destacado con mayor facilidad frente al fondo de residuos inútiles que se generan en cada colisión. En el rango bajo, entre 115 y 160 GeV, discriminar entre el higgs y los residuos se vuelve mucho más complicado.

Partícula excluida

Alberto Ruiz Jimeno, director del Grupo de Altas Energías del Instituto de Física de Cantabria (UC-CSIC), que ha participado en el proyecto que restringió la masa en la que puede encontrarse el higgs, aclara que Tevatron no puede observar las partícula con el nivel de precisión necesario para considerarlo un descubrimiento. Lo que sí podría llegar a hacer es descartar su presencia en caso de que no existiese con un 95% de certeza, según Ruiz Jimeno. “Si se excluyese en toda la zona de masas no se podría demostrar el ME ni los modelos más próximos”, añade.

 Cambiar los objetivos

 En la conferencia junto a sus colegas estadounidenses, Evans reconoció el contratiempo que supondría que Tevatron arrebatase el hallazgo del higgs al LHC. “El problema es que el LHC se ha vendido como algo construido para [capturar] el higgs”, dijo. No obstante, añadió: “Hay un amplio espectro de física que se va a investigar con el LHC y que Tevatron no puede hacer”. El investigador de la Universidad de Oviedo, Javier Cuevas, que ha colaborado en los últimos hallazgos realizados en EEUU, no considera problemático que el higgs del Modelo Estándar sea excluido. “El higgs es un mecanismo propuesto para explicar por qué las partículas tienen masa, pero hay otros muchos mecanismos propuestos por los teóricos”, indica Cuevas. “Hay que extender el ME, porque ya hay algunas cuestiones que hay que responder más allá de lo que se tiene ahora aparte del higgs”, señala…[]
 
Via publico.es
 
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 La partícula que salvó el mundo
El viejo acelerador Tevatron se resiste a jubilarse

El rival del LHC

http://portalhispanos.com/htmls/LEP.htm
http://portalhispanos.com/htmls/rival-lhc.html
Fermilab Tevatron

Fermilab DZero experiment representative Michael Kirby explains the Dzero experiment and their search for the Higgs Boson

Fermilab CDF experiment representative Barbara Alvarez explains the experiment and the search for the Higgs Boson

Higgs boson – CERN LHC – Fermilab Tevatron

Experimentos del acelerador Tevatron de Fermilab
restringen la posible masa del bosón de Higgs

• Científicos españoles del IFCA, Universidad de Oviedo, CIEMAT
y Universidad Autónoma de Barcelona, participan en uno de los experimentos
• Los estudios realizados se relacionan muy directamente con la reciente observación del quark top “soltero” (single-top)

Los experimentos CDF y D0 del acelerador Tevatron del Fermilab han anunciado nuevos resultados que restringen significativamente los valores posibles de la masa del bosón de Higgs.

Anteriormente se predecía que el bosón de Higgs tendría una masa entre 114 y 185 GeV (un protón tiene una masa de 1 GeV, aproximadamente). Ahora, los experimentos del Tevatron indican que hay un 90% de probabilidad de que el Higgs no tenga una masa comprendida entre 157-181 GeV, y un 95% de que no la tenga entre 160- 170 GeV.

El bosón de Higgs es una pieza clave en el marco de la Teoría estándar de las interacciones fundamentales de la materia, explicando por qué unas partículas elementales tienen masa y otras no.

Hasta ahora, el bosón de Higgs ha eludido su detección directa.
Las búsquedas en el acelerador LEP del CERN establecieron que su masa debería ser superior a 114 GeV.

Los cálculos teóricos establecían, por otra parte, que su masa debería ser inferior a 185 GeV.
La observación del bosón de Higgs es, también, una de las metas del nuevo acelerador LHC del CERN, que espera lograr sus primeras colisiones antes de finales del presente año.
El éxito de la exploración del territorio del Higgs por parte del Tevatron ha sido posible gracias al excelente comportamiento del acelerador y las continuas mejoras de los métodos de análisis de los datos, por parte de los físicos de las dos colaboraciones experimentales.

El acelerador Tevatron produce, típicamente, en torno a 10 millones de colisiones por segundo. Sin embargo, el número de Higgs que predice el modelo estándar es enormemente reducido y, además, muchos otros tipos de sucesos simulan la producción del mismo. Por ello, es necesario refinar las técnicas de análisis, además de recoger más y más estadística, de modo que llegue a ser observable. CDF y D0 combinan sus observaciones, doblando de modo efectivo el número de datos acumulado. Además, se
utilizan diferentes procedimientos de selección y análisis, que se combinan posteriormente.

Hasta el momento, CDF y D0 han analizado,aproximadamente, tres “femtobarns inversos” de datos (la medida que se utiliza en los experimentos) y se espera alcanzar diez, a finales de 2010, gracias al espléndido funcionamiento del Tevatron, que alcanza record continuamente.

Los resultados de las búsquedas del bosón de Higgs son parte de unos setenta resultados que las colaboraciones presentan en la actual Conferencia Internacional “Rencontres de

Moriond”, celebrándose este mes de Marzo. En el pasado año, los dos experimentos han producido cerca de 100 publicaciones científicas y se han realizado cerca de 50 Tesis
Doctorales.

En las búsquedas del bosón de Higgs participan B. Álvarez y J. Cuevas de la Universidad de Oviedo; B. Casal, A. Ruiz y R. Vilar del IFCA (Instituto de Física de Cantabria, CSIC-Universidad de Cantabria) y O. González, M. Vidal y R. Martínez- Ballarin del CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, de Madrid). También participa en el experimento el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) de la Universidad Autónoma de Barcelona.

Fuente http://www.ifca.unican.es

Más allá del átomo

John Ellis, físico del departamento teórico del LHC, hablará con Eduard Punset sobre el bosón de Higgs, la materia oscura y la supersimetría, sobre los cuales los físicos quieren encontrar evidencias en el acelerador del CERN.

Hemos ido hasta Ginebra para ver de cerca la máquina -el LHC- más asombrosa que han creado los científicos para responder a las preguntas que nos hacemos desde tiempos inmemoriales.

En esta emisión, Eduard Punset ha entrevistado a Luis Álvarez Gaumé, director del departamento de física teórica del CERN, y a John Ellis, también físico teórico del mismo departamento.
El Gran Colisionador de Hadrones (en inglés Large Hadron Collider o LHC, siglas por las que es generalmente conocido) es un acelerador de partículas (o acelerador y colisionador de partículas) ubicado en la actualmente denominada Organización Europea para la Investigación Nuclear (la sigla es la del antiguo nombre en francés de tal institución: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN), cerca de Ginebra, en la frontera franco-suiza.
El LHC se diseñó para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones de 7 TeV de energía, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el cual es actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce su ruptura a niveles de energía altos.
Los protones son acelerados a velocidades del 99% de la velocidad de la luz (c) y chocan entre sí en direcciones diametralmente opuestas produciendo altísimas energías (aunque a escalas subatómicas) que permitirían simular algunos eventos ocurridos durante o inmediatamente después del big bang.
El LHC se convertirá en el acelerador de partículas más grande y energético del mundo. Más de 2000 físicos de 34 países y cientos de universidades y laboratorios han participado en su construcción.
Hoy en día el colisionador se encuentra enfriándose hasta que alcance su temperatura de funcionamiento, que es de 1,9 K (2 grados por encima del cero absoluto o −271,25 °C). Los primeros haces de partículas fueron inyectados el 1 de agosto de 2008,2 el primer intento para hacer circular los haces por toda la trayectoria del colisionador se produjo el 10 de septiembre de 2008 mientras que las primeras colisiones a alta energía en principio estaban previstas para el 21 de octubre de 2008. Sin embargo, debido a una avería se produjo una fuga de helio líquido y el experimento se ha parado temporalmente. Está previsto que para la primavera de 2009 se reactiven las actividades.
Teóricamente se espera que, una vez en funcionamiento, se detecte la partícula conocida como el bosón de Higgs (a veces llamada “la partícula de Dios” ). La observación de esta partícula confirmaría las predicciones y “enlaces perdidos” del Modelo estándar de la física, pudiéndose explicar cómo adquieren las otras partículas elementales propiedades como su masa.

Verificar la existencia del bosón de Higgs sería un paso significativo en la búsqueda de una Teoría de la gran unificación, teoría que pretende unificar tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas, quedando fuera de ella únicamente la gravedad. Además este bosón podría explicar por qué la gravedad es tan débil comparada con las otras tres fuerzas. Junto al bosón de Higgs también podrían producirse otras nuevas partículas que fueron predichas teóricamente, y para las que se ha planificado su búsqueda, como los strangelets, los micro agujeros negros, el monopolo magnético o las partículas supersimétricas.
El nuevo acelerador usa el túnel de 27 km de circunferencia creado para el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP en inglés).

Peter Higgs

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