La lucha del origen del universo: Boson de Higgs y The Big Bang

18 de julio de 2013

Hay preguntas que han despertado la curiosidad de la humanidad desde tiempo inmemorables, preguntas curiosas, preguntas sin respuesta, fenómenos increíbles... Pero si hay algo que nos inquieta es el conocimiento de cómo y en qué condiciones se originó el Universo, qué pasó hace millones de años para que espacio sea como es y tenga las características que tiene.

La cosmología física es la rama de la astrofísica que estudia la estructura y la dinámica a gran escala del universo, tratando de responder a las preguntas relacionadas con el origen, la evolución y el destino del Universo. Es un campo muy amplio, que además de muy complejo e interesante, abarca explicaciones tan importantes como la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein, la Teoría del Big Bang o los descubrimientos actuales más recientes como los del Bosón de Higgs. 


¿Cómo se explica el origen de Universo según la Teoría del Big Bang?

La Teoría del Big Bang explica el origen del Universo en base a un modelo científico propuesto por el físico Georges Lemaître, quien se basa en las ecuaciones matemáticas sobre la relatividad propuestas por Albert Einstein. Esta teoría cimienta sus bases en la consideración de un Universo en expansión, afirmando que este crece, que aumenta continuamente. Por lo tanto, si hay un tamaño mayor, en un pasado tuvo que haber uno menor, más pequeño, pudiendo incluso llegar al extremos de haber estado concentrado en un sólo punto, en un átomo primitivo.

Pero el modelo no queda ahí, ya que además añade el matiz de la inflación cósmica para explicar la expansión ultrarrápida del universo en un periodo de tiempo muy reducido, concretamente en los primeros instantes del universo, explicándose así porque regiones que nunca han estado conectadas tienen la misma temperatura. Por lo tanto, para que esta explicación fuese aceptada como válida, resultaba de vital la caracterización de la partícula elemental, inflatón o campo hipotético, que sería la responsable de la inflación cósmica. 

¿Qué aportan los recientes descubrimientos sobre el Bosón de Higgs?


El Bosón de Higgs es un tipo de partícula elemental que tiene un papel fundamental en el mecanismo por el que se origina la masa en el Universo. Este modelo describe perfectamente las partículas elementales, sus interacciones y el origen de la masa afirmando que al igual que el fotón es el componente fundamental del campo electromagnético y de la luz, el campo de Higgs requiere la existencia de una partícula que lo componga, el bosón de Higgs. El campo de Higgs sería una especie de área continua que se extiende por todo el espacio, formado por un incontable número de bosones, donde la masa de las partículas se causaría por la fricción entre las partículas y el campo. Mayor fricción, mayor masa.

El problema está en que el bosón de Higgs no se puede detectar directamente, ya que una vez que se produce se desintegra casi instantáneamente dando lugar a otras partículas elementales. Lo que se puede ver son sus huellas y para ello se utiliza un Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que es el mayor y más potente acelerador de partículas del mundo que opera el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN). El método consiste en el interior del anillo del acelerador colisionan protones entre sí a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando se producen las colisiones en puntos estratégicos donde están situados grandes detectores, la energía del movimiento se libera y queda disponible para que se generen otras partículas. Cuanto mayor sea la energía de las partículas que chocan más masa podrán tener las resultantes, según las ecuaciones de Einstein.

¿Cuáles son los puntos de desencuentro de ambas teorías?

Aunque es evidente que hay una relación entre ambos campos, estas teorías fueron descartadas de forma radical por los experimentos realizados posteriormente al encontrarse una posible incoherencia entre ambas. El campo de Higgs, tal y como lo conocemos por ahora, se vería afectado por la inflación cósmica, de tal manera que modificaría su potencial, lo cual tendría tendría como resultado que la propia inflación cósmica se hubiera detenido, cosa que no ocurrió.

Actualmente existen muchos frentes abiertos para conocer qué ocurrió en el origen del Universo. La idea de los científicos del CERN es que la clave para clarificar este tema reside en conocer que ocurrió en los momentos previos a la propia inflación cósmica, para lo cual se ha desarrollado un ambicioso plan de experimentos en el LHC, estando previsto que en 2014  se alcance la potencia máxima de colisión de protones con una energía cercana a 14 teraelectronvoltios (TeV).


Como siempre os digo no sabemos que pasará, lo que si podemos prometer es que en Ciencia Bizarra os tendremos puntualmente informados sobre las noticias y novedades que vayan surgiendo. Es más, prometemos algún futuro-próximo post sobre el funcionamiento de la estructura principal, el LHC, que como podéis ver en la imagen anterior, es una auténtica maravilla de la Ingeniería.

Nos vemos en la próxima entrada, hasta entonces... ¡¡¡¡¡ DISFRUTEN DE LA CIENCIA!!!!!

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