Camp de Higgs
El Camp de Higgs és un camp quàntic que d'acort en una hipòtesis del model estàndar de física de partícules exposta pel físic Peter Higgs, permearía l'univers sancer i l'efecte del qual seria que les partícules adquiriren massa, per l'interacció associada de partícules elementals, en el bosón de Higgs i que per l'interacció en si mateixa també "adquiriria" massa. El Gran Colisionador de Hadrones ha servit per a provar les hipòtesis de Higgs.
Introducció
[editar | editar còdic]En teoria quàntica de camps les entitats fonamentals no són les partícules sino els camps, com el camp electromagnètic. Hi ha solucions de les equacions de la teoria quàntica de camps que són interpretables en térmens de quants o partícules associades a estos camps. Estos quants són lo que es coneix com "partícules bosónicas" associades al camp. Els bosones del camp electromagnètic són els fotons; en el camp de Higgs es denominen bosones de Higgs.[1]
Alguns camps quàntics representen les partícules elementals conegudes, mentres que uns atres són camps postulats per a produir un mecanisme la ruptura espontànea de simetria. Per eixemple, en la teoria electrodébil, el camp de Higgs va ser introduït per a explicar per qué l'estat de baixa energia d'esta teoria té una simetria trencada de l'electromagnetisme per un costat i les interaccions nuclears dèbils per l'atre.
El Model estàndar de física de partícules incorpora un mecanisme que dota de massa a les partícules: se li coneix com el mecanisme de Higgs. Va ser desenrollat per Peter Higgs en 1964 per a introduir la massa en la teoria de Yang-Mills.[2] De forma independent, Abdus Salam i Steven Weinberg varen reconéixer la seua importància per a l'unificació de les teories de la força dèbil i la força electromagnètica en una teoria unificada en una força única electrodébil, la teoria de gauge.
Usant el mecanisme de Higgs varen trobar que els portadors de l'interacció dèbil, els bosones W i Z, tenen grans masses, mentres que els portadors corresponents de la força electromagnètica no tenen cap massa. Per lo tant, el mecanisme de Higgs és a sovint acreditat com el que explica el "orige" o "génesis" de massa.[3] Pero hi ha alguns dubtes sobre si el mecanisme de Higgs proporciona una perspectiva suficient sobre la naturalea real de la massa. Com Max Jammer diu, "si un procés 'genera' massa pot esperar-se raonablement que també proporcione informació sobre la naturalea de lo que 'genera'".[4] Pero en el mecanisme de Higgs, la massa no és "generada" en la partícula per una miraculosa creació ex nihilo, és transferida a la partícula des del camp de Higgs, que contenia eixa massa en forma d'energia i "ni el mecanisme de Higgs ni les seues elaboració... contribuïxquen a la nostra comprensió de la naturalea de la massa".[5]
La "maquinària" del mecanisme de Higgs, el procediment pel qual la ruptura espontànea de simetria dota de massa als camps de gauge que tenen zero massa, està basat en la suposició de l'existència d'un camp escalar, el "camp de Higgs", que impregna tot l'espai. Per acoplament en este camp una partícula sense massa adquirix energia potencial i per la relació massa-energia, adquirix massa. Quant més fort l'acoplament, més massiva la partícula.
La forma en que les partícules adquirixen massa a través de l'interacció en el camp de Higgs és anàloga al paper secante absorbint tinto.[6] Trossos de paper secante representen partícules individuals i la tinta representa energia. Diferents partícules "s'empapen" de diferents cantitats d'energia, depenent de la capacitat de "absorció d'energia" i de la força del camp de Higgs.
Camp de Higgs Vs Éter
[editar | editar còdic]El camp de Higgs recorda en molts aspectes a l'hipòtesis del éter (un decorregut ultraelástico i imponderable que es trobaria en tot l'univers). El buit del camp de Higgs no és l'éter. Un mit que desagrada molt als físics és l'interpretació del camp de Higgs com el nou éter de el XXI. Per a explicar el camp de Higgs, que permea tot l'espai-temps, com qualsevol atre camp fonamental, molta gent imagina l'univers com una piscina immensa plena d'aigua en repòs. Tot lo que alvança a través de l'aigua troba una resistència que s'interpreta com la massa. Com l'aigua està en repòs, definix un sistema de referència absolut, violant els principis de la teoria de la relativitat. Òbviament, esta image no té cap sentit físic i ni tan sols permet explicar cóm una partícula pot tindre massa quan està parada. El camp de Higgs és un camp relativiste i el seu valor per al buit no té res a vore en l'éter.
En el XIX l'éter era necessari per a entendre la naturalea de la llum, ya que es pensava que si estava formada per ones (electromagnètiques) tenia que haver un mig que oscilara, com ocorre en el sò que són ones de pressió en l'aire. No obstant, la teoria de la relativitat va desterrar el concepte d'éter perque permet definir un sistema de referència absolut, alguna cosa incompatible en els resultats dels experiments.
Els camps (relativistes) poden propagar energia i informació d'un lloc a un atre en forma d'ones i poden afectar a atres camps sense que existixca un mig que oscile. El camp de Higgs és un camp relativiste, com pugues ser-ho el camp electromagnètic, i en abdós casos l'éter és un concepte innecessari.
L'idea d'associar el camp de Higgs a l'éter es justifica perque el seu buit té un valor positiu de l'energia. Els camps permeten la propagació d'ones, que en els camps quàntics s'observen com a partícules. L'estat del camp sense partícules es denomina buit i el valor de l'energia assignat al buit és arbitrari. Lo únic que es pot medir en els experiments és la diferència entre l'energia de les partícules del camp i l'energia del buit. Per conveni, quan el valor del buit d'un camp no canvia se li assigna un valor igual a zero. No obstant, el valor de l'energia del buit per a un camp pot canviar de valor en una transició de fase, com li ocorre al camp de Higgs. Per damunt de certa energia crítica el buit pren un valor zero i les partícules de Higgs són ones del camp respecte a dit valor nul; per baix d'esta energia crítica el buit adquirix un valor positiu i les partícules del camp corresponen a ones respecte a dit valor no nul. En abdós casos el valor assignat a l'energia del buit és constant en tots els punts de l'espai-temps i no permet definir cap sistema de referència absolut. Per això no té sentit físic considerar que s'assembla a la noció clàssica d'éter.
No obstant, si considerem l'essència del concepte de l'Éter com un "mig" que permea tot l'espai, i ho adaptem als conceptes contemporàneus de Camp i Relativitat, llavors sí, el Camp de Higgs és l'éter de el XXI.
Considerar que l'éter es caracterisava per propondre un marc de Referència absolut (la qual cosa no és del tot cert) i, per lo tant, està "desterrat" de la ciència moderna, seria una falàcia de raonament semblant a sostindre que, ya que la mecànica newtoniana propon un marc de referència absolut, llavors totes les seues atres propostes són anulades.
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ John D. Barrow, The Routledge Companion to the New Cosmology, ed. Peter Cols (London: Routledge, 2001) 300
- ↑ P. W. Higgs, "Broken Symmetry, Massless Particles and Gauge Fields", Physics Letters 12, 132–133 (1964); "Spontaneous Symmetry Breakdown Without Massless Bosons", Physical Review1 45, 1156–1163 (1966).
- ↑ R. Castmore and C. Sutton, "The Origin of Mass", New Scientist 145, 35–39 (1992). Y. Nambu, "A Matter of Symmetry: Elementary Particles and the Origin of Mass", The Sciences 32 (May/June), 37–43 (1992). J. LaChapelle, "Generating Mass Without the Higgs Particle", Journal of Mathematical Physics 35, pp. 2199–2209 (1994).
- ↑ Max Jammer, Concepts of Mass in Contemporary Physics and Philosophy (Princeton, NJ: Princeton University Press, 2000) 162
- ↑ Jammer 163, who provides many references in support of this statement.
- ↑ M.J.G. Veltman, "The Higgs Boson", Scientific American 255 (November), 88–94 (1986).
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Campo de Higgs» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.