¿Se descubrió el bosón de Higgs?

La respuesta es esencialmente . La probabilidad de que se haya descubierto una partícula similar a Higgs es 99.99997% (eso es lo que significa significancia 5 [matemática] \ sigma [/ matemática]). Si consideramos que es esencialmente 100%, entonces el LHC ha descubierto el “Higgs”, o al menos lo menos que podemos decir es que el LHC ha descubierto una partícula neutra con una masa muy cercana a la masa de Higgs esperada y con algunas propiedades muy similar a las propiedades esperadas de partículas de Higgs.

El modelo estándar de física de partículas (que ha sido espectacularmente exitoso) ha predicho durante mucho tiempo que existiría una partícula de Higgs. El Higgs, de hecho, es la única partícula predicha del Modelo Estándar que no se había encontrado. El modelo estándar hace muchas predicciones sobre las propiedades detalladas de la partícula de Higgs, como todos los números cuánticos y todos los modos de descomposición de la partícula. Lo único que el modelo estándar no predice exactamente es la masa de la partícula de Higgs. Esto se debe a que la masa del Higgs es esencialmente uno de los parámetros de entrada del modelo estándar. Las restricciones basadas en experimentos anteriores han establecido límites superiores e inferiores para la masa de Higgs, pero el valor exacto de la masa no se predijo exactamente. Ahora, con los resultados del LHC, sabemos que la masa del Higgs es [matemática] 125.3 \ pm 0.6 [/ matemática] GeV: este valor está dentro del rango esperado de los límites superior e inferior de la masa de Higgs.

¿Cómo sabemos que esta partícula recién descubierta es el buscado Bosón de Higgs? La evidencia es que la masa medida está en el rango permitido para el Higgs, los tres modos de desintegración que se han medido aproximadamente ([matemática] \ gamma \ gamma, WW [/ matemática] y [matemática] ZZ [/ matemática]) son consistente con las predicciones del Modelo Estándar y estas desintegraciones implican además que la partícula debe tener carga 0 y debe ser un bosón. Todas estas propiedades se ajustan a las propiedades predichas del Higgs y no hay otras partículas bien predichas que tengan estas propiedades. Por lo tanto, la evidencia es convincente, pero no abrumadora, de que esta partícula recién descubierta es, de hecho, la partícula de Bosón de Higgs largamente buscada.

Si se confirma completamente, esta partícula será la primera (¿y quizás la única?) Partícula de bosón escalar elemental jamás descubierta. Boson significa que el espín de la partícula es un número entero (mientras que los fermiones tienen medio espín integral), escalar significa que el espín es exactamente 0 y elemental significa que la partícula no está hecha de múltiples partículas constituyentes: el núcleo del átomo de helio (el partícula alfa) es un ejemplo de un bosón escalar pero no es una partícula elemental ya que está hecho de dos protones y dos neutrones (por supuesto, incluso los protones y los neutrones son partículas compuestas hechas de quarks y gluones)

Aunque el modelo estándar ha sido espectacularmente exitoso, se sabe desde hace tiempo que tiene que haber una nueva física más allá del modelo estándar. Por ejemplo, el Modelo Estándar no explica por qué hay tanta materia ordinaria (electrones, protones y neutrones) en el universo; si el Modelo Estándar fuera exactamente correcto, no existiríamos porque solo habría una pequeña cantidad de materia ordinaria en nuestro universo Entonces, durante mucho tiempo, los físicos experimentales de partículas han estado buscando desviaciones del Modelo Estándar para darnos orientación sobre cómo idear una mejor teoría del universo. Hasta ahora solo se han encontrado desviaciones muy pequeñas y estas desviaciones aún no han permitido comprender por qué la materia ordinaria es tan abundante.

En los próximos 6 meses (a unos pocos años), muchas más propiedades predichas del Modelo Estándar de esta partícula “Higgs” recién descubierta se medirán en el LHC. Esto tiene a los físicos de partículas teóricos y experimentales muy entusiasmados ya que la esperanza es que algunas de estas propiedades no estén de acuerdo con las predicciones del Modelo Estándar. Todos queremos algún desacuerdo con las predicciones del Modelo Estándar, ya que eso nos dará una guía sobre cómo el Modelo Estándar necesita ser modificado para llegar a una mejor teoría que nos permita hacer mejores explicaciones y predicciones de las propiedades del universo. ¡El resultado más decepcionante será si todas las propiedades medidas del Higgs coinciden exactamente con las predicciones del modelo estándar de Higgs! La emoción viene de tener un área completamente nueva en física de partículas donde las predicciones del Modelo Estándar pueden confirmarse o corregirse.

Es por eso que la segunda oración de esta respuesta dice que se ha descubierto una partícula “similar a Higgs”, esperamos que tenga algunas, pero no todas , de las propiedades de la partícula de Higgs modelo estándar.

Ha sido una realidad desde 2012.

Así es como probamos la existencia de nuevas partículas. Alerta de spoiler: no los observamos directamente. Si la partícula no tiene propiedades electromagnéticas distintas (como los electrones y los fotones), ¡no podemos observarlas directamente!

Nuestro conocimiento de la física de partículas se rige por el Modelo Estándar: una inmensa teoría que describe todas las interacciones entre partículas. Muchas interacciones entre partículas dependen del azar: tome el bosón Z por ejemplo:

  1. 10% de las veces su descomposición es en pares lepton-antilepton
  2. 20% de las veces su descomposición es en pares neutrino-antineutrino
  3. El 70% de las veces su descomposición es en pares quark-antiquark [1]

¡El modelo estándar nos da todas estas posibilidades de descomposición de partículas!

En un acelerador de partículas, utilizamos partículas de alta energía para crear muchas partículas diferentes. Luego medimos sus productos de descomposición.

El modelo estándar predice un cierto conjunto de productos de descomposición. Para algunas colisiones, podría predecir un millón de fotones para energías de 1 KeV – 100 Kev, o mil muones con energías 1 GeV – 40 GeV.

Entonces, en un acelerador de partículas, dejamos que muchas partículas colisionen y luego medimos el resultado. Luego lo comparamos con las predicciones establecidas por el modelo estándar.

En 2012, hubo una discrepancia en los datos del LHC en el CERN. Cuando miramos los datos, simplemente había demasiada actividad a 125 GeV. Cuando observamos qué causó este pico de 125 GeV, resultó ser una partícula que no pudimos ver; pero pudimos ver sus productos de descomposición: pares de fotones, pares de bosones W y pares de bosones Z.

¿Adivina qué teoría predijo una partícula alrededor de 125 GeV, que podría descomponerse en pares de fotones, bosones W o bosones Z?

La partícula de Higgs! Su existencia ha sido considerada como probada experimentalmente .

Del mismo modo, pensamos que habíamos visto una nueva partícula alrededor de 750 GeV el año pasado, pero resultó ser una coincidencia. Eso es lo que sucede cuando trabajas con procesos dictados por azar y no puedes usar la observación directa. Pero hemos visto tantas desintegraciones de partículas de Higgs a partir de 2017, que estamos bastante seguros de que no estamos equivocados con el Higgs.

Notas al pie

[1] Clases magistrales internacionales de física

¡Se ha observado el bosón de Higgs! Si se confirma, la respuesta es sí.

Joe Incandela de CMS apareció en un video que fue lanzado accidentalmente antes de la fecha oficial de lanzamiento del 4 de julio de 2012:

Hemos observado una nueva partícula. Tenemos pruebas bastante sólidas de que hay algo allí. Sus propiedades todavía nos van a tomar un poco de tiempo. Pero podemos ver que se descompone en dos fotones, por ejemplo, lo que nos dice que es un bosón, es una partícula con espín entero. Y sabemos que su masa es aproximadamente 100 veces la masa del protón. Y esto es muy significativo. Esta es la partícula de este tipo más masiva que existe, si confirmamos todo esto, lo cual creo que lo haremos.

Es casi seguro que se ha descubierto un bosón de Higgs: nuevos resultados indican que una nueva partícula es un bosón de Higgs.

Podría haber muchos bosones de Higgs diferentes. Se realizó un descubrimiento de partículas, y se ajusta a las características esperadas de los bosones de Higgs.

Los físicos de partículas han aprendido a ser muy cuidadosos al anunciar descubrimientos, y este descubrimiento no se anunció hasta que la evidencia fue tal que había menos de una posibilidad en un millón de que los datos correspondieran a algo que no fuera un Bosón de Higgs. De hecho, los equipos en dos detectores completamente diferentes obtuvieron grados similares de confianza de forma independiente. Cada uno evaluó la incertidumbre en el rango de uno en un millón.

En este momento, las posibilidades de que estuvieran equivocados son menos de uno en diez millones.

El CERN celebró un seminario el 4 de julio de 2012. En el seminario, se anunció que se había descubierto una partícula de bosón a una masa de 125.3 +/- 0.6 GeV con un nivel sigma de 5, que se clasifica como un descubrimiento. Lo más probable es que la nueva partícula sea el bosón de Higgs, pero el CERN no lo confirmará, ya que aún se descubrirá si esta partícula tiene las mismas características que el Higgs.

En otras palabras, prácticamente lo han encontrado.

El bosón de Higgs es una partícula artificial, “hecha por el hombre”. Su “descubrimiento” no está demostrando directamente la existencia del campo de Higgs. https://www.researchgate.net/pub

El bosón de Higgs supuestamente fue descubierto en 2012.

Pero, primero, un pequeño trasfondo sobre cómo surgió la partícula de Higgs, también conocida como la ‘partícula de Dios’. En 1964, cuando se estaba desarrollando el Modelo Estándar, se descubrió que sus ecuaciones fallan si sus partículas fundamentales tienen masa intrínseca. Entonces, postularon que fueron creados sin masa e inventaron el mecanismo de Higgs para dar masa a aquellas partículas que interactúan con un campo de Higgs que impregna el universo. Los que no lo hacen, permanecen sin masa. El mediador del campo de Higgs es el bosón de Higgs.

Einstein describió que la energía tiene una masa que puede deformar el espacio-tiempo, es decir, la masa gravitacional. También demostró que los cuantos de energía, descubiertos por Max Plank, son en realidad partículas llamadas fotones que forman energía. Por lo tanto, los fotones tienen una masa gravitacional que está en desacuerdo con el mecanismo de Higgs: los fotones no interactúan con el campo de Higgs y, por lo tanto, permanecen sin masa.

Por lo tanto, el mecanismo de Higgs es falso, lo que significa que el campo de Higgs y su bosón no existen. Entonces, los científicos tienen evidencia experimental de algo que no existe. Se podría decir que Dios puede existir, pero la ‘Partícula de Dios’ ciertamente no existe. Sean Caroll grabó un video que dice que “Dios no es una buena teoría”:

Creo que el Modelo Estándar no es una buena teoría, y eso es decir con suavidad.

Así que aquí están los datos reales de las pruebas de Higgs. oye, no estás 99% seguro de que higgs funciona como se anuncia.

Encontraron algo, sí, pero sus datos esperados y sus datos observados son muy diferentes. Si esto fuera psicología, sería una desviación aceptable.

Sin embargo, esto es física. Están promocionando esto como un éxito para el profano para que puedan realizar más pruebas y descubrir qué salió mal, mientras obtienen fondos. El jurado todavía está fuera de este mecanismo de donación masiva.

Parecen haber encontrado el simple bosón de Higgs de vainilla que aparece en las formas más simples del Modelo Estándar. Podría decirse que un resultado más interesante no habría sido el bosón de Higgs o tipos más exóticos de bosón de Higgs. Básicamente, tenemos el resultado menos interesante que confirma el Modelo Estándar; un resultado que no hace nada para señalar una dirección para la nueva física.

Si. Siguiente pregunta por favor.

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