Agosto 1, 2023.
La materia posee masa, resultado de la suma de la masa de sus átomos constituyentes. La masa de los átomos es la suma de sus subpartículas constituyentes, ellas son los Quarks y los Leptones. Recordamos que los Protones y Neutrones están formados por dos de los seis (6) Quarks; el p+ 2 UP y 1 DOWN; y el Neutrón 2 DOWN y 1 UP. Y que el Electrón (e-) es uno de los seis Leptones. Ver en la gráfica la tabla de Partículas Fundamentales.
¿Cómo obtienen masa las subpartículas atómicas?
Por medio de una partícula muy especial, el Bóson de Higgs (BH), el cuanto (o quanto) del Campo Cuántico de Higgs. El BH es capaz de mediar entre el Campo de Higgs (CH) y otras partículas, para que ellas obtengan masa del omnipresente Campo cuántico, por medio de un complejísimo proceso conocido como Mecanismo de Higgs (MH).
La Función del Bosón de Higgs.
Se explica por medio del minucioso Mecanismo de Higgs: el BH al interactuar con las partículas atómicas, las acopla al CH, logrando que se transfiera energía potencial desde el Campo a las partículas, logrando con esto, que las partículas obtengan masa. Recordemos la equivalencia de masa y energía E=m.c^2.
No son todas las subpartículas atómicas
El BH explica muy bien el origen de la masa de varias partículas fundamentales, pero no de todas.
El BH interactúa con todos los Quarks (6); con tres (3) Leptones; con y los Bosones W ± y
Z °.
Las partículas subatómicas con las cuales el BH no interactúa no poseen masa, como el Fotón (Interacción Electromagnética) y el Gluon (Interacción Fuerte); pero no interactúa con los Leptones neutros y ellos sí tienen masa.
La masa de los leptones sin carga eléctrica es muy difícil de explicar, son tres generaciones de neutrinos, partículas tan pequeñas y tan rápidas, que apenas parecen existir; y aún se desconoce como obtienen su masa.
Es posible que el BH sea también el responsable de la masa de los neutrinos, pero eso se tiene que comprobar.
Recordemos Algo sobre los Bosones y el BH.
Los Bosones son partículas atómicas y subatómicas caracterizadas por tener spin entero (0,1,…); los bosones compuestos consisten en núcleos atómicos (ej. núcleo de Helio - 4); mientras los bosones simples son medidores de Interacciones Fundamentales (o portadores de fuerza), ellos son:
El Fotón en la Interacción Electromagnética; el Gluon en la Interacción Fuerte, y los bosones W ± y Z ° en la Interacción Débil. El Bosón de Higgs (BH) es el cuanto del Campo de Higgs (CH), la partícula mediadora entre el Campo de Higgs y las otras partículas.
Por medio del BH adquieren masa los bosones W ± y Z °, los quarks y los leptones con carga eléctrica.
El BH fue descubierto recientemente, en el 2012 (predicho desde 1964), y es una partícula muy difícil de estudiar debido a que tiene una vida media muy corta (~ 1,5 x s). Los físicos necesitan conocer los detalles del comportamiento de este enorme e intrigante bosón (masa ~ 125 GeV/c²), y una de las formas de hacerlo es estudiar la forma como el BH decae convirtiéndose en otras partículas, ya que eso es una indicación de con cuáles partículas ha interactuado, y en qué consiste esa interacción.
Sabemos mucho sobre este inmenso y enigmático Bosón y de su Campo cuántico, pero todavía faltan muchísimas cosas por detallar y conocer. En los años por venir descubriremos cosas realmente maravillosas en el microcosmos.
La Imagen. El cuadro 1, es la Tabla de Partículas Fundamentales, contiene las características de los Quarks, Leptones y los Bosones Portadores de la Interacciones Fundamentales. El cuadro 2, es una gráfica que resume el Mecanismo de Higgs. El cuadro 3, es la gráfica de los detectores del LHC (CERN), mostrando la aparición de Bosones de Higgs en colisiones de alta energía, de dos haces de protones.
Por OAGE.
Física 1643.
Referencia: CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), web site.