Uno de sus principales desafíos es hallar el bosón de Higgs, una partícula inestable calificada de “divina”, que permitiría explicar el origen de la masa y por qué algunas partículas están curiosamente desprovistas de ella.
Miércoles 10 de Septiembre de 2008, AFP
PARÍS.- El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que fue inaugurado cerca de Ginebra por la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), está llamado a responder a cuatro preguntas determinantes que traen de cabeza desde hace décadas al mundo de la física de las partículas:
- Hallar el bosón de Higgs, una partícula inestable calificada de “divina” puesto que muchos investigadores la han estudiado sin haber demostrado su existencia. Lleva el nombre del físico británico Peter Higgs, que la descubrió por deducción en 1964. Confirmar su existencia a través de la experiencia representaría la última pieza del rompecabezas llamado “Modelo Estándar”, que resume los conocimientos actuales de la física de las partículas.
El bosón de Higgs permitiría explicar el origen de la masa y por qué algunas partículas están curiosamente desprovistas de ella. En este desafío, la CERN rivaliza con el laboratorio estadounidense Fermilab, basado en Chicago, que utiliza el Tevatron, un acelerador que se desactivará progresivamente a partir de 2010. El Fermilab participa también en el experimento del LHC.
- Explorar la supersimetría, un concepto que permite explicar uno de los hallazgos más sorprendentes de los últimos años, esto es, que la materia visible sólo representa el 4% del universo. La materia negra (23%) y la energía oscura (74%) se reparten el resto. Una explicación sería que la materia negra está compuesta de partículas supersimétricas llamadas neutralinos.
- Estudiar el misterio de la materia y la antimateria. Cuando la energía se transforma en materia, produce un par de partículas así como su reflejo, una anti-partícula de carga eléctrica opuesta. Cuando una partícula y su antipartícula colisionan, se aniquilan mutuamente a través de un pequeño estallido de energía. La lógica haría pensar que la materia y la antimateria existen en el universo a partes iguales, pero la realidad es que la segunda es muy inhabitual.
- Recrear las condiciones que prevalecieron en el universo en las milésimas de segundo que sucedieron inmediatamente al Big Bang. La materia existía entonces bajo la forma de una especie de sopa densa y caliente llamada plasma quarks-gluones. Al enfriarse, los quarks se aglutinaron en protones y neutrones y en otras partículas compuestas. Colisionándolos, el LCH hará pedazos iones pesados que generarán brevemente temperaturas 100.000 veces más elevadas que la que se registra en el centro del sol. Estas colisiones liberarán entonces los quarks. Los investigadores podrán por lo tanto observar cómo éstos forman la materia.
Nota tomada de:
http://www.tauzero.org/2008/09/lhc-comenzo-la-busqueda-del-boson-de-higgs/
martes, 16 de septiembre de 2008
LHC: el mayor acelerador de partículas
El bosón de Higgs y la materia negra, los invitados estrella del LHC
Los experimentos del Gran Colisionador de Hadrones Atlas y CMS buscarán la 'partícula de Dios' y los componentes de la materia invisible que constituye el 30% del universo
8-9-2008
ATLAS es al LHC lo que la Torre Eiffel es a París. Sus dimensiones -46 metros por 25- hacen de este detector el más masivo y el más fotografiado del Gran Colisionador de Hadrones. Junto a CMS es uno de los dos detectores polivalentes: servirán para investigar un amplio abanico de teorías de física cuántica, aunque el elemento que más emociona a los científicos es, sin duda, el bosón de Higgs.
Se trata de una partícula que "no tiene equivalente en el universo" según Étienne Klein, físico y autor de Les secrets de la matière racontés en famille. Lo que crea tantas expectativas es que Higgs, como lo llaman los profesionales, es la piedra angular de lo que los científicos designan como el modelo estándar de la física. Es decir, da sentido a todas las teorías cuánticas elaboradas en las últimas décadas. Pese a ese papel central en la teoría, Higgs sólo es una hipótesis: nadie ha podido ver el bosón ni demostrar su existencia por la experimentación.
El cóctel y el bosón de Higgs
Según sus padres, los belgas François Englert y Robert Brout y el escocés Peter Higgs, el elemento va acoplado a todas las partículas que tienen una masa. Y este acoplamiento confiere la masa a la partícula. "La idea es que la masa no es una propiedad interna de la partícula, sino que se adquiere por la interacción entre la partícula y el campo de Higgs, en el que están los bosones", explica Klein.
Klein usa una parábola para darnos a entender qué es el bosón de Higgs. Imaginemos que estemos en un cóctel y que queramos volver a casa. "Te vas a ir con una velocidad mucho menor que tu velocidad de movimiento normal", describe el físico. "Porque te vas a encontrar con Fulano a quien no habías saludado, Mengana con quien no habías hablado. Todas esas interracciones te van a ralentizar. La interracción con todos los invitados del cóctel te van conferir una inercia, es decir una masa. El equivalente de los invitados son los bosones de Higgs. La próxima vez que alguién te frene en la calle, le podrás llamar bosón de Higgs", concluye con sorna.
"Si retiramos la hipótesis del modelo estándar, ya no podemos entender el funcionamiento del modelo. Creemos que a los niveles de energía del LHC, encontraremos algo, y creemos que será el bosón de Higgs. Pero no estámos seguros. Puede ser otra cosa que el Higgs, o un Higgs con propiedas distintas de las que le hemos atribuido", apunta.
Atlas y CMS son dos maneras distintas de buscar el mismo bosón. Sus propios nombres indican que tienen formas diferentes: el Apárato Toroidal del LHC (ATLAS, por sus siglas en inlés) y el Solenoide Compacto para Muones (CMS) se basan en imanes. El corazón de ATLAS es un sistema magnético en forma de toroide y compuesto de ocho bobinas, mientrás que el CMS está construido alrededor de un enorme imán con forma de bobina.
La materia negra
Otra obsesion de CMS y ATLAS será la materia negra, que es un concepto que no proviene de la física cuántica sino de la astrofísica. "Sabemos que las galaxias sufren fuerzas gravitacionales creadas por masas mucho más importantes que las que vemos", explica Klein. La única forma de explicar este déficit de fuerza es postular que una materia invisible también actúa gravitacionalmente. De hecho, se calcula que sólo el 4% del universo es materia ordinaria. Un 30% sería la materia negra, y el resto energía negra, que tambien desconocemos profundamente.
"Se han formulado todas las hipótesis sobre el contenido de la materia negra, pero las observaciones las han desmentido todas", dice el científico. CMS y ATLAS debrían permitir encontrar el elemento que compone la materia negra, después de la colisión de los protones. "El neutralino sería el mejor candidata para la materia negra", prevé Klein.
Nota tomada de:
http://www.adn.es/ciencia/20080908/NWS-1466-LHC-ATLAS-CMS-Higgs-negra.html
Los experimentos del Gran Colisionador de Hadrones Atlas y CMS buscarán la 'partícula de Dios' y los componentes de la materia invisible que constituye el 30% del universo
8-9-2008
ATLAS es al LHC lo que la Torre Eiffel es a París. Sus dimensiones -46 metros por 25- hacen de este detector el más masivo y el más fotografiado del Gran Colisionador de Hadrones. Junto a CMS es uno de los dos detectores polivalentes: servirán para investigar un amplio abanico de teorías de física cuántica, aunque el elemento que más emociona a los científicos es, sin duda, el bosón de Higgs.
Se trata de una partícula que "no tiene equivalente en el universo" según Étienne Klein, físico y autor de Les secrets de la matière racontés en famille. Lo que crea tantas expectativas es que Higgs, como lo llaman los profesionales, es la piedra angular de lo que los científicos designan como el modelo estándar de la física. Es decir, da sentido a todas las teorías cuánticas elaboradas en las últimas décadas. Pese a ese papel central en la teoría, Higgs sólo es una hipótesis: nadie ha podido ver el bosón ni demostrar su existencia por la experimentación.
El cóctel y el bosón de Higgs
Según sus padres, los belgas François Englert y Robert Brout y el escocés Peter Higgs, el elemento va acoplado a todas las partículas que tienen una masa. Y este acoplamiento confiere la masa a la partícula. "La idea es que la masa no es una propiedad interna de la partícula, sino que se adquiere por la interacción entre la partícula y el campo de Higgs, en el que están los bosones", explica Klein.
Klein usa una parábola para darnos a entender qué es el bosón de Higgs. Imaginemos que estemos en un cóctel y que queramos volver a casa. "Te vas a ir con una velocidad mucho menor que tu velocidad de movimiento normal", describe el físico. "Porque te vas a encontrar con Fulano a quien no habías saludado, Mengana con quien no habías hablado. Todas esas interracciones te van a ralentizar. La interracción con todos los invitados del cóctel te van conferir una inercia, es decir una masa. El equivalente de los invitados son los bosones de Higgs. La próxima vez que alguién te frene en la calle, le podrás llamar bosón de Higgs", concluye con sorna.
"Si retiramos la hipótesis del modelo estándar, ya no podemos entender el funcionamiento del modelo. Creemos que a los niveles de energía del LHC, encontraremos algo, y creemos que será el bosón de Higgs. Pero no estámos seguros. Puede ser otra cosa que el Higgs, o un Higgs con propiedas distintas de las que le hemos atribuido", apunta.
Atlas y CMS son dos maneras distintas de buscar el mismo bosón. Sus propios nombres indican que tienen formas diferentes: el Apárato Toroidal del LHC (ATLAS, por sus siglas en inlés) y el Solenoide Compacto para Muones (CMS) se basan en imanes. El corazón de ATLAS es un sistema magnético en forma de toroide y compuesto de ocho bobinas, mientrás que el CMS está construido alrededor de un enorme imán con forma de bobina.
La materia negra
Otra obsesion de CMS y ATLAS será la materia negra, que es un concepto que no proviene de la física cuántica sino de la astrofísica. "Sabemos que las galaxias sufren fuerzas gravitacionales creadas por masas mucho más importantes que las que vemos", explica Klein. La única forma de explicar este déficit de fuerza es postular que una materia invisible también actúa gravitacionalmente. De hecho, se calcula que sólo el 4% del universo es materia ordinaria. Un 30% sería la materia negra, y el resto energía negra, que tambien desconocemos profundamente.
"Se han formulado todas las hipótesis sobre el contenido de la materia negra, pero las observaciones las han desmentido todas", dice el científico. CMS y ATLAS debrían permitir encontrar el elemento que compone la materia negra, después de la colisión de los protones. "El neutralino sería el mejor candidata para la materia negra", prevé Klein.
Nota tomada de:
http://www.adn.es/ciencia/20080908/NWS-1466-LHC-ATLAS-CMS-Higgs-negra.html
lunes, 15 de septiembre de 2008
El acelerador más grande, ¿para qué?
Quien será el primero en descubrir el bosón de Higgs (o para qué sirve el LHC del CERN)
13 de Agosto de 2008
Los resultados experimentales relativos a la búsqueda del bosón de Higgs (predicho por el Modelo Estándar de partículas elementales y aún no encontrado) indican que su masa es mayor de 114 GeV (unas 121 veces la masa del protón). El Tevatrón en el Fermilab (cerca de Chicago, EEUU) está buscando “desesperadamente” al bosón de Higgs en el rango de masas de 114 a 200 GeV. Sin embargo, su luminosidad no este rango no es tan buena como la del LHC (Large Hadron Collider) del CERN que empezará a funcionar el 10 de septiembre (fecha planificada a día de hoy).
El LHC puede encontrar un bosón de Higgs con una masa entre 114 GeV y 1000 GeV (1 TeV), para lo que utilizará a pleno rendimiento colisiones protón-antiprotón con hasta 7 TeV en su centro de masas. Sin embargo, la luminosidad del LHC para posibles detecciones del Higgs es baja en el rango de masas de 114 a 125 GeV aunque mejora mucho conforme la masa en reposo del Higgs cece. ¿Quién será el primero en observar el Higgs? ¿El LHC europeo o el Tevatrón americano?
En la web de Scientific American (que 2 meses más tarde es traducida al español como Investigación y Ciencia) acaba de aparece la noticia ”Fermilab says: “Hey wait, we’re in the Higgs hunt, too!,” Aug 8, 2008 , artículo escrito por J.R. Minkel, traducida “Eh! Que el Fermilab puede encontrar el Higgs antes que el LHC.” De hecho, ahora han empezado una búsqueda por intervalos y acaba de excluir un bosón de Higgs con una masa de unos 170 GeV (aunque no uno con una masa entre 114 y algo menos de 170, o uno con algo más de 170). Para ello han combinado resultados obtenidos con los detectores CDF y DZero del Tevatron. Es la primera vez que el Tevatron restringue de esta forma la masa del Higgs, y no será la última (Fermilab Today, “Tevatron experiments double team Higgs boson,” 4 August 2008).
Ahora mismo parece estar de moda “comentar” las predicciones del blog multiautor “Cosmic Variance,” en el que 6 físicos escriben sobre física y sobre “sus cosas.” La entrada más comentada es “What will the LHC find?,” de Sean Carroll, físico del Caltech de gran reputación, especialmente por su faceta de divulgador científico (sigue la línea “comercial” de Paul Davis, en mi opinión, claro).
¿Y qué hace el Dr. Carroll en dicha página? Pues cuantifica el porcentaje de posibilidades de que el LHC descubra cosas. ¿Cómo lo cuantifica? Por su “cara bonita.” Faltaría más. Cual Paul Davis, si él lo dice, que los demás se lo crean. Desafortunadamente para tí, estimado lector, a mí no me gusta la ”cuantificación religiosa” y prefiero la ”cuantificación empírica.” Tomemos, por ejemplo, Scopus de Elsevier (y las páginas web de Scirus). Como veremos, la web es más optimista que la literatura científica. Recapitulemos.
El LHC encontrará el bosón de Higgs con una probabilidad del 95% según Carroll. Hay 4337 artículos (55869 en la Web según Scirus) sobre el bosón de Higgs de los cuales 33 (569) son sobre teorías sin Higgs, es decir, en mi “opinión” hay un 99.24% (98.98%) de probabilidades de que se encuentre el Higgs en el LHC ya que ese porcentaje de artículos publicados considera que el Higgs “existe.” Soy más optimista que Carroll.
El LHC encontrará pruebas de la supersimetría con una probabilidad del 60%. Hay 11777 artículos (104156 en la Web) sobre supersimetría de los cuales 1001 (11777) discuten sobre la posiblidad de que la supersimetría no sea econtrada en el LHC, por tanto, en mi “opinión” hay 91.50% (80.93%) de posibilidades de que se encuentre la supersimetría en el LHC (mi “apuesta” es que el Nobel de Física será recibido por los directores del LHC por el descubrimiento de la supersimetría). También soy más optimista que Carroll.
El LHC encontrará pruebas de dimensiones espaciales ”grandes” tipo Arkani-Hamed (dimensiones compatificadas) con una probabilidad del 1% (10%). Además, encontrará evidencia a favor o en contra de las supercuerdas con una probabilidad del 0.5%. Sólo 11 artículos (1246 webs) de 534 (6270) sobre dimensiones espaciales superiores compactificadas consideran la posibilidad de encontrarlas en el LHC con lo que en mi “opinión” la probabilidad de encontrarlas en el LHC es sólo de 2.06% (19.87%). Pero si, como creo, esta “opinión” hay que contextualizarlas en el marco de la teoría de cuerdas el valor se reduce a sólo el 0.32% (5.21%). De hecho, las probabilidades de encontrar pruebas a favor o en contra de ”las ideas” de supercuerdas en el LHC se reflejan en sólo 38 (1908 ) artículos de 3413 (23918 ), es decir, con una probabilidad del 1.11% (7.98%). Sorprendentemente, grosso modo, “coincido” con Carroll en sus órdenes de magnitud.
El LHC encontrará pruebas de agujeros negros de evaporación rápida (estables y peligrosos para la vida en la Tierra) con una probabilidad del 0.1% (10^(-25) %). ¿De dónde habrá sacado Carroll estos números? Hay 194 artículos (7051 webs) sobre agujeros negros en el LHC de un total de 19737 (736137) sobre agujeros negros en general, por tanto, la “probabilidad”de encontrar agujeros negors de evaporación rápida en el LHC es del 0.98% (0.96%). En mi “opinión” personal esta probabilidad es realidad mucho más alta de la “correcta” y coincido con Carroll en que un 0.1% es más razonable. En cuanto al peligro de los mismos. En mi opinión, la probabilidad de 10^(-25) de Carroll, similar en orden de magnitud a la probabilidad de que en el próximo segundo caiga un meteorito sobre la Tierra y la destruya, es despreciable. Por ello, creo que la probabilidad de que el LHC sea inseguro es “nula”.
El LHC encontrará evidencia de la materia oscura con una probabilidad del 15%. Este valor contradice a la probabilidad de encontrar la supersimetría (60% según Carroll), ya que prácticamente todos los investigadores creen que la materia oscura no es otra cosa que partículas supersimétricas. Como ya he indicado, mi “opinión” es que la supersimetría y la materia oscura (la partícula supersimétrica de menor masa en reposo) serán encontradas con gran probabilidad, del orden del 90%.
Continuará… o no.
Por cierto, si habéis llegado hasta aquí, no podéis dejar de leer Higgs 101 (y no os asustéis con el lagrangiano de la teoría electrodébil, el del Modelo Estándar completo es aún más complicado y no digamos el del Modelo Minimal Supersimétrica, la física teórica no es fácil).
Nota tomada de:
http://francisthemulenews.wordpress.com/2008/08/13/quien-sera-el-primero-en-descubrir-el-boson-de-higgs-o-para-que-sirve-el-lhc-del-cern/
13 de Agosto de 2008
Los resultados experimentales relativos a la búsqueda del bosón de Higgs (predicho por el Modelo Estándar de partículas elementales y aún no encontrado) indican que su masa es mayor de 114 GeV (unas 121 veces la masa del protón). El Tevatrón en el Fermilab (cerca de Chicago, EEUU) está buscando “desesperadamente” al bosón de Higgs en el rango de masas de 114 a 200 GeV. Sin embargo, su luminosidad no este rango no es tan buena como la del LHC (Large Hadron Collider) del CERN que empezará a funcionar el 10 de septiembre (fecha planificada a día de hoy).
El LHC puede encontrar un bosón de Higgs con una masa entre 114 GeV y 1000 GeV (1 TeV), para lo que utilizará a pleno rendimiento colisiones protón-antiprotón con hasta 7 TeV en su centro de masas. Sin embargo, la luminosidad del LHC para posibles detecciones del Higgs es baja en el rango de masas de 114 a 125 GeV aunque mejora mucho conforme la masa en reposo del Higgs cece. ¿Quién será el primero en observar el Higgs? ¿El LHC europeo o el Tevatrón americano?
En la web de Scientific American (que 2 meses más tarde es traducida al español como Investigación y Ciencia) acaba de aparece la noticia ”Fermilab says: “Hey wait, we’re in the Higgs hunt, too!,” Aug 8, 2008 , artículo escrito por J.R. Minkel, traducida “Eh! Que el Fermilab puede encontrar el Higgs antes que el LHC.” De hecho, ahora han empezado una búsqueda por intervalos y acaba de excluir un bosón de Higgs con una masa de unos 170 GeV (aunque no uno con una masa entre 114 y algo menos de 170, o uno con algo más de 170). Para ello han combinado resultados obtenidos con los detectores CDF y DZero del Tevatron. Es la primera vez que el Tevatron restringue de esta forma la masa del Higgs, y no será la última (Fermilab Today, “Tevatron experiments double team Higgs boson,” 4 August 2008).
Ahora mismo parece estar de moda “comentar” las predicciones del blog multiautor “Cosmic Variance,” en el que 6 físicos escriben sobre física y sobre “sus cosas.” La entrada más comentada es “What will the LHC find?,” de Sean Carroll, físico del Caltech de gran reputación, especialmente por su faceta de divulgador científico (sigue la línea “comercial” de Paul Davis, en mi opinión, claro).
¿Y qué hace el Dr. Carroll en dicha página? Pues cuantifica el porcentaje de posibilidades de que el LHC descubra cosas. ¿Cómo lo cuantifica? Por su “cara bonita.” Faltaría más. Cual Paul Davis, si él lo dice, que los demás se lo crean. Desafortunadamente para tí, estimado lector, a mí no me gusta la ”cuantificación religiosa” y prefiero la ”cuantificación empírica.” Tomemos, por ejemplo, Scopus de Elsevier (y las páginas web de Scirus). Como veremos, la web es más optimista que la literatura científica. Recapitulemos.
El LHC encontrará el bosón de Higgs con una probabilidad del 95% según Carroll. Hay 4337 artículos (55869 en la Web según Scirus) sobre el bosón de Higgs de los cuales 33 (569) son sobre teorías sin Higgs, es decir, en mi “opinión” hay un 99.24% (98.98%) de probabilidades de que se encuentre el Higgs en el LHC ya que ese porcentaje de artículos publicados considera que el Higgs “existe.” Soy más optimista que Carroll.
El LHC encontrará pruebas de la supersimetría con una probabilidad del 60%. Hay 11777 artículos (104156 en la Web) sobre supersimetría de los cuales 1001 (11777) discuten sobre la posiblidad de que la supersimetría no sea econtrada en el LHC, por tanto, en mi “opinión” hay 91.50% (80.93%) de posibilidades de que se encuentre la supersimetría en el LHC (mi “apuesta” es que el Nobel de Física será recibido por los directores del LHC por el descubrimiento de la supersimetría). También soy más optimista que Carroll.
El LHC encontrará pruebas de dimensiones espaciales ”grandes” tipo Arkani-Hamed (dimensiones compatificadas) con una probabilidad del 1% (10%). Además, encontrará evidencia a favor o en contra de las supercuerdas con una probabilidad del 0.5%. Sólo 11 artículos (1246 webs) de 534 (6270) sobre dimensiones espaciales superiores compactificadas consideran la posibilidad de encontrarlas en el LHC con lo que en mi “opinión” la probabilidad de encontrarlas en el LHC es sólo de 2.06% (19.87%). Pero si, como creo, esta “opinión” hay que contextualizarlas en el marco de la teoría de cuerdas el valor se reduce a sólo el 0.32% (5.21%). De hecho, las probabilidades de encontrar pruebas a favor o en contra de ”las ideas” de supercuerdas en el LHC se reflejan en sólo 38 (1908 ) artículos de 3413 (23918 ), es decir, con una probabilidad del 1.11% (7.98%). Sorprendentemente, grosso modo, “coincido” con Carroll en sus órdenes de magnitud.
El LHC encontrará pruebas de agujeros negros de evaporación rápida (estables y peligrosos para la vida en la Tierra) con una probabilidad del 0.1% (10^(-25) %). ¿De dónde habrá sacado Carroll estos números? Hay 194 artículos (7051 webs) sobre agujeros negros en el LHC de un total de 19737 (736137) sobre agujeros negros en general, por tanto, la “probabilidad”de encontrar agujeros negors de evaporación rápida en el LHC es del 0.98% (0.96%). En mi “opinión” personal esta probabilidad es realidad mucho más alta de la “correcta” y coincido con Carroll en que un 0.1% es más razonable. En cuanto al peligro de los mismos. En mi opinión, la probabilidad de 10^(-25) de Carroll, similar en orden de magnitud a la probabilidad de que en el próximo segundo caiga un meteorito sobre la Tierra y la destruya, es despreciable. Por ello, creo que la probabilidad de que el LHC sea inseguro es “nula”.
El LHC encontrará evidencia de la materia oscura con una probabilidad del 15%. Este valor contradice a la probabilidad de encontrar la supersimetría (60% según Carroll), ya que prácticamente todos los investigadores creen que la materia oscura no es otra cosa que partículas supersimétricas. Como ya he indicado, mi “opinión” es que la supersimetría y la materia oscura (la partícula supersimétrica de menor masa en reposo) serán encontradas con gran probabilidad, del orden del 90%.
Continuará… o no.
Por cierto, si habéis llegado hasta aquí, no podéis dejar de leer Higgs 101 (y no os asustéis con el lagrangiano de la teoría electrodébil, el del Modelo Estándar completo es aún más complicado y no digamos el del Modelo Minimal Supersimétrica, la física teórica no es fácil).
Nota tomada de:
http://francisthemulenews.wordpress.com/2008/08/13/quien-sera-el-primero-en-descubrir-el-boson-de-higgs-o-para-que-sirve-el-lhc-del-cern/
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