El Higgs para niños


Se ve que tenemos entre nosotros una nueva partícula elemental, el bosón de Higgs. Por mucho tiempo se ha hablado de esta partícula, se han dado mil explicaciones divulgativas y las que tienen que venir a partir de ahora. Así que vamos a intentar dar una explicación lo más fácil posible de esto del Higgs.

¿Masa?

La teoría que tenemos para describir la física de partículas elementales es el conocido Modelo Estándar.  En este modelo las partículas se empeñan en no tener masa, es decir, que cuando le preguntamos al modelo por la masa de las partículas nos responde que ninguna tiene masa y que, por lo tanto, todas se mueven a la velocidad de la luz.

Ooooohh, esto no es nada bueno porque vemos a nuestro alrededor que los electrones, los muones, los neutrinos, los quarks, tienen masa. Por otro lado tenemos partículas como los fotones que se mueven a la velocidad de la luz y eso implica que su masa en resposo es nula.

La masa en reposo es la masa que mediría un observador que viera la partícula que quiere medir quieta respecto a él. El fotón se mueve a la velocidad de la luz, y la relatividad especial nos dice que eso implica que cualquier observador (inercial, que se mueve en línea recta y a velocidad constante) lo ve moverse a esa velocidad en cualquier situación.  Es decir, que el fotón no está en reposo para nadie. Eso se traduce en decir que su masa en reposo es nula.

Entonces tenemos un problema porque en la naturaleza tenemos partículas con masa (no nula en reposo) y partículas sin masa (en reposo) y el modelo estándar nos dice que todas las partículas tienen que pertenecer al segundo caso.

¿Higgs?

Lo que propuso Peter Higgs (junto a otros científicos) es que existiría una partícula no descubierta que tendría las siguientes propiedades:

En principio es una partícula a la que le gusta relacionarse (interactuar) con electrones, quarks, muones, neutrinos, bosones W y Z, etc.  Sin embargo, mantiene una clara indiferencia hacia partículas como el fotón.  Este comportamiento hace que una partícula que se relacione con la partícula de Higgs tenga una masa en resposo no nula y una partícula que no se relacione con la partícula de Higgs simplemente se mueva a la velocidad de la luz y por tanto podemos decir que tiene masa en resposo nula.

La teoría de Higgs soluciona este problema de la masa en el modelo estándar.

¿Cómo proporciona el Higgs masa a unas partículas y a otras no?

Hagamos una analogía (y como analogía se tiene que entender que no responde a todos los detalles técnicos de la teoría física que intentamos emular con el ejemplo pero al menos intentaremos que se pueda entender la idea detrás de esta teoría).

Estamos en el colegio, el día de la fiesta de fin de curso, el patio del cole está repleto de niños a primera vista parecen incontables—> Los niños son el Higgs.

En un momento dado aparezco yo en la puerta del colegio y quiero ir hacia la bonita barra que hay justo al otro lado del cole donde podemos comprar un bocadillo y una Fanta. Así que ni corto ni perezoso me dispongo a ir hacia la barra. Dado que ningún niño me conoce (mi sobrina está sobre el escenario haciendo de Olivia Newton John) paso sin problemas entre la chavalería hasta la barra. Es decir, no sufro interacciones y no tengo ningún motivo para reducir mi velocidad. En este caso se podría decir que no tengo masa en ese colegio.

A los 10 minutos aparece en la puerta del colegio Iker Casillas deseando tomar un bocata de tortilla en la barra. El revuelo es inmediato y se forma un tumulto a su alrededor, los niños se arremolinan alrededor del bueno de Casillas y este avanza muy muy lento desde la puerta hasta la barra. Se podría decir que Iker tiene una masa muy grande en ese colegio.

Esto, grosso modo, es el mecanismo de generación de masa producida por el Higgs. Siguiendo la analogía, los niños en el patio del colegio serían las partículas de Higgs, yo sería un fotón que no interactúa con el Higgs y por tanto viaja a la velocidad de la luz (no tiene masa en reposo) y Casillas sería una partícula pesada, por ejemplo el bosón Z ya que interactúa mucho con las partículas de Higgs.

Nos seguimos leyendo…

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20 Respuestas a “El Higgs para niños

  1. hablan de la particula de Higgs interactuando con el boson?? acaso la particula no es un boson? no entiendo

  2. YO ME IMAGINO MOJARRITAS EN EL AGUA, CONTRA UN PULPO,LAS MOJARRITAS, SE MUEVEN FACIL, ABSORVE POCA MASA (AGUA) EL PULPO, SE MUEVE LENTAMENTE Y ABSORVE MAS MASA

  3. Buen artículo. En mi intento de enterarme de que iba el tema hice la siguiente ilustración:

    http://cuadernodesketches.blogspot.com.es/2012/07/el-boson-de-hiigs-explicado-para.html

    También puse una analogía muy parecida.

    Un saludo!

  4. Pingback: Guía sobre partículas, modelo estándar y Higgs | Cuentos Cuánticos

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  6. Pingback: ¿Dónde estabas y qué hacías cuando anunciaron que habían encontrado el Higgs? | Mati, una profesora muy particular

  7. María, la idea de una cuerda supone una cosa, no hay tal cosa.
    las “cosas” son ondas, no cosas, la onda es una deformación del medio, no de una cosa.
    La ola sobre el agua, no es un montón de agua que viene, lo que viene es la deformación del agua, pero el agua se queda allí donde estaba (más o menos).
    Tu problema es que tienes que dejar de pensar clásica mente, que las cosas son “cosas” (no es un montón de algo).
    Dicho de otra manera, el campo de Higgs, es una combinación del campo electromagnético de Maxwell (el “éter” sólido) y el espacio de Einstein (deformable). Donde las partículas son ondas-partículas, nada de “montón de algo”. No hay tal cuerda, no hay nada sino “campo”, “espacio”, “éter”.
    Este es el que se deforma, cuando tiene dirección en la cuarta dimensión, le llamamos partícula y como consecuencia expansión del universo.
    ¿O no sabía que el universo se expande en la cuarta dimensión?
    ¿O no sabías que la relatividad necesita de cuatro dimensiones espaciales ortogonales, para el cálculo del tiempo relativo?

  8. Agradecida por tus comentarios que he leído meditativamente y con sumo interés, bien, Oscar, qué explica o qué fuerza explica que se deforme el espacio, o es la deformación una característica al espacio. Quizá no te motive esta explicación que a mi particularmente me inquieta: Para que una cuerda vibre y lo haga con movimiento oscilatorio y plano tengo como mínimo que tener espacio bidimensional o bien dos espacios unidimensionales (imaginemos una recta, es decir la intersección de dos planos bidimensionales) superpuestos que me permitan el movimiento oscilatorio de dicha cuerda. Bien, ahora tengo vibración, tengo energía (por simplificar). Y a lo que quiero llegar: La energía de vibración de la cuerda está deformando el espacio o es el espacio el que al estar deformado produce la vibración, en este caso, oscilación de mi cuerda. Y aún voy más allá en mi pregunta, de si es una característica esencial de mi cuerda, una cuerda muy especial, el formar parte de los dos espacios unidimesionales a la vez, no teniendo otra opción que estar en los dos espacios a la vez y, por tanto el imbricado de ambos espacios, que es como concibo de algún modo de ser la existencia de tal boson, es decir de un pegamento, algo cuya acción acota unos grados de libertad.

    Así considero respecto de tu formulación sobre el comportamiento orbital del electrón del ejemplo de un átomo de hidrógeno, para ti algo que si no he entido mal quieres relacionar con un efecto de la deformación del espacio y para mi continúa en la esperanza de un espacio acotado por la existencia de una hipotética partícula o comportamiento con acción esa acción.

    Aprovecho la ocasión para destacar que una cuestión que se ha expuesto aquí sobre el evento me llama poderosamente la atención acerca de esa muestra de indiferencia del comportamiento tipo higgs hacia el fotón. Parece como si algunos necesitásemos pensar en un antecesor del fotón en la historia de la formación del universo, pero esto ya se desvía de la temática, solo que me sedujo, puesto que sostenemos que nuestro universo nació a oscuras y tuvo que formarse el átomo de aquel caldo primigenio para que el fotón pudiese escapar. Una vez más pido disculpas por su paciencia con mis intervenciones en esta considero magnífica página de ciencia.

  9. Mucho más claro en esta entrada. Pero, parece que de la (supuesta) interacción Higgs-partículas, se deduce una pregunta, cuanto menos curiosa: ¿podemos engañar a los niños, y hacerlos creer que Iker Casillas no está realmente en la escuela? Es decir, ¿se puede evitar interaccionar con los bosones de Higgs?
    Entiendo que la pregunta no es moco de pavo, pero me vale cualquier respuesta

    • En el caso de que existiera el campo de Higgs, podríamos “rodear, proteger, envolver…” una partícula que interaccione con otras que no interaccionen, ¿fotones tal vez?, así debería no interactuar la partícula aislada con los bosones de Higgs y por tanto no tener masa y viajar a la velocidad de la luz, pero… ¿Cómo “envolvemos” una partícula con fotones?

    • Las interacciones se producen porque hay cargas. La interacción electromagnética se da cuando hay cargas eléctricas por ahí. Lo mismo pasa por el Higgs, este siente las cargas “débiles”, básicamente esto implica que distingue el tipo de partícula que está pasando por el espacio donde tenemos el Higgs. Esto hace que cuando pasa un fotón lo ignore (tiene carga débil nula, siendo muy groseros) y el resto de partículas, electrón, muón, tauón, los netrinos y los quarks no pueden evitar interactuar con el Higgs.

  10. Pingback: El Higgs para niños | Ciencia a mi manera | Scoop.it

  11. Vamos a ver, Oscar, yo no imagino “pelotillas” pero si puedo imaginar un patrón porque dispongo mentalmente del concepto de patrón y, por tanto que cuando un patrón de tipo a, b, c, interacciona con otro patrón o patrones se forma una reestructuración en la que esos patrones a, b, c pierden energía en favor de una masa y del comportamiento tipo higgs.

    No veo contradicción con la relatividad.

    Respecto a Hawking se colmó mi fantasía con imaginar que de una única cuerda vibrante -para no imaginar pelotitas- en la nada se forme el espacio y la energía y de ambos la materia y por tanto el tiempo y de ahí se “inflacione” un universo.

    Y mira por donde si son matemáticos disfrazados de físicos como mantienes, resulta a partir de la identificación y no voy a hablar de partícula sino de comportamiento tipo higgs me empieza a dar visos de realidad a la mismísima teoría del big-bang.

    • María: Piensa en el hidrógeno, tiene un electrón, si ese electrón está libre tiene el mismo tamaño que el átomo de hidrógeno. (Esto no es cosa mía)

      Lo que significa que el electrón no es una partícula que puede estar por allí dando vueltas en un supuesto núcleo.
      Sino que el electrón es el “orbital”, porque caso contrario.¿Porqué el electrón libre tiene ese tamaño?
      Pero además, no hay lugar para un supuesto núcleo en el centro (tridimensional), porque el electrón ocupa todo ese espacio (Schrödinger), y con mayor intensidad donde estaría el supuesto núcleo o los electrones “interiores”.

      Porque el átomo no es tridimensional ni concéntrico, y el electrón nada tiene que ver con algo compacto, sino que es evidentemente una onda.

      Para que entiendas: una ola sobre el agua, es una onda, no es una cosa que viene sobre el agua (aunque parece), sino una deformación del medio en el cual se propaga.

      En el caso del fotón y su hijo (electrón o protón), el medio es el espacio.

      La idea de que es una onda electromagnética es de electricista (como que la corriente va de positivo a negativo), Se basa en los transformadores (Maxwell), explicación de las ondas de radio, donde a él le parecía que era la variación magnética.

      Los fotones nada tienen que ver con transformadores, ni con una onda magnética, como si fuese una olita en un estanque, El Fotón nada tiene que ver con esto son pedacitos de onda, con la forma de la función cuadrática de Schrödinger.
      No son ondas más pequeñas sino menos ondas individuales.

      Todas estas estupideces forman parte de la teoría estándar de las partículas. (Lamento no poder poner referencias, porque CC las borra)

  12. Antonio Delgado Jiménez

    estoy de acuerdo: el campo de higgs se parece al éter, y eso no me convence.

  13. Pingback: El Higgs para niños | pepejavier

  14. La “partícula de Dios”, es el título periodístico para llamar la atención, que al igual que el neutrino súper lumínico, hay que darle manija, y cualquiera sabe que la “verdad” no es la realidad, sino lo que se vende en los medios.
    Al igual que tantas estupideces medievales, que eran absolutamente lógicas; esta es una de ellas.
    Hasta Stephen Hawking apostó 100 U$, que no hay posibilidad: http://universitam.com/academicos/?p=14425
    El problema no es demostrar la fantasía matemática como irreal, sino que parte de conceptos absurdos, irreales y no científicos. Las partículas (protón, electrón) no son pelotitas, la cualidad de partícula nada tiene que ver con algo concreto, no es una sustancia. (Lo “concreto” de una partícula es un prejuicio medieval). La cualidad de partícula es igual para un fotón que para un electrón o para un protón, aunque el fotón es antimateria en sí mismo (sólo un ignorante no sabe esto), porque es una partícula compuesta como el neutrón.
    Pero repito, lo de partícula es, que es una onda que no se esparce, sino que por la contracción del tiempo (velocidad “c”), queda para el observador, es como sin tiempo; quien no entiende la relatividad, obvio que no entenderá esto. Así la onda tiene una forma equivalente a la función cuadrática de Schrödinger. De ninguna manera es una pelotita ni nada concreto, así como la ola sobre el agua, no es un montón de agua que viene (aunque parece), sino una deformación del medio.
    Así el fotón o el electrón o el protón, no es una “cosa”, sino una deformación del espacio, porque el medio por el cual se desplaza el fotón y demás, es el espacio vacío.
    Toda la imaginación contaminada con conceptos filosóficos y de la física clásica, nada tienen que ver con la realidad, esta es la razón por la cual no es posible congeniar al “mecánica cuántica” (“teoría estándar de las partículas”), con la relatividad. Porque parte de una fantasía infantil de partículas como pelotitas.
    Las ondas son una deformación del espacio, puede tener más o menos energía, pero en sí, la onda no es nada, sino la energía de esa deformación.
    Hablar de nuevas partículas es una fantasía del “vamos”. Es una estupidez que se quiere mantener a toda costa contra toda lógica y observación. Por “matemáticos disfrazados de Físicos”.

    Basta para ver de qué se trata: “La mayoría de las ideas fundamentales de la ciencia son esencialmente sencillas y, por regla general pueden ser expresadas en un lenguaje comprensible para todos.” Einstein.
    Quien para explicar un fenómeno, necesita más de tres fórmulas, nada sabe de física.

    El bosón de Higgs es: Un “mangaso”, para seguir inventando cosas inexistentes.
    Pareciera que se repite el proverbio popular: “El vivo vive del tonto y el tonto de su trabajo”.
    Estos “vivos” nos hacen el cuento.

  15. buena analogía 😀

    pero yo creo que Higgs es una invención a falta de teoría, lo comparo con el antiguo éter para explicar la propagación de la luz, no creéis que aparecerá una teoría que prescinda del boson de Higgs?

  16. En mi caso la pregunta que me planteo es…Y porque unas y no otras partículas? Si el hecho de que tengan masa es la consecuéncia, cual es la razón de que interactuen con Higgs?

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