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Archive for the ‘LHC’ Category

Fuente: Amazings

Veámoslo de otra forma: la siguiente es la ecuación que explica el Modelo Estándar de la Física actual. Fijémonos bien: la H que aparece constantemente es el bosón de Higgs:

Merece la pena echar un ojo al siguiente artículo de lainformacion.com: El bosón de Higgs explicado a mi abuela, del siempre bueno Antonio Martínez Ron.

En el siguiente gráfico se observa, además, la importancia que tiene su existencia para explicar el origen del universo:

El siguiente dibujo lo explica bien: los señores amarillos están entre bosones de Higgs; los identificamos como iguales porque están entre los azules, por ello decimos que tienen masa:

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14/12/2011 | lainformacion.com

(Artículo publicado en lainformacion.com el 14/12/2011. Aprovecho para recomendar el blog del responsable de la sección de ciencia de este periódico digital, Antonio Martínez Ron: Fogonazos, ganador del premio Bitácoras 2011 al mejor blog de ciencia del año 2011):

El anuncio de los científicos del CERN de que la confirmación de la existencia del bosón de Higgs es inminente ha reavivado el interés por la famosa partícula. Pero, ¿sabemos realmente qué están buscando los físicos en el LHC? Para aclararnos, recopilamos algunas de las mejores explicaciones que es posible encontrar en la red.

Científicos de los detectores CMS y ATLAS, del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN), presentaron este martes los resultados obtenidos este año y aseguraron que la búsqueda del bosón de Higgs quedará resulta como muy tarde en 2012.

El físico británico Peter Ware Higgs formuló en 1964 el llamado “bosón de Higgs”, que establece que existe una partícula desconocida que explicaría el funcionamiento sobre el que se basa la actual física. A continuación, recopilamos algunas explicaciones muy sencillas y visuales para entender qué es la famosa partícula y que están buscando los físicos del CERN:

1. El bosón de Higgs para dummies (Redes-TVE)

Una explicación sencilla en la que el propio bosón de Higgs, encarnado por un actor, nos cuenta sus peripecias.


2. ¿Qué es el bosón de Higgs? (Fermilab)

Esta explicación del otro gran laboratorio de partículas, el estadounidense Fermilab, aclara conceptos básicos como el “campo de Higgs” y la naturaleza del universo que nuestros aparatos de medición aún no han detectado:


3. La búsqueda del bosón de Higgs (Francis Villatoro, Amazings2011)

El matemático Francisco Villatoro (que tiene un blog estupendo: Francis (th)E mule Sciencie) realizó un experimento mental durante las conferencias Amazings 2011 para conseguir que los espectadores comprendieran mejor cuál es la búsqueda:

(Pinchar sobre la imagen)

4. Wonders of the Universe (Brian Cox, BBC)

El físico británico Brian Cox explica en su serie “Maravillas del Universo” qué investigaciones se llevan a cabo en el LHC y qué pasaría de confirmarse que el bosón de Higgs no existe:


5. ¿Qué es el LHC? (Informe Semanal, TVE)


6. El origen de las cosas (Mario Benedetti, TEDxBuenos Aires)

Una explicación más larga y sosegada sobre la física de opartículas a cargo del investigador argentino Mario Benedetti (no es el famoso escritor). Para ver con tiempo:

Merece la pena leer también el artículo “El vacío y la nada”, de Álvaro de Rújula, y echar un ojo a este otro post:   Más sobre el LHC (Entrevista a Álvaro de Rújula).

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Lo que se ve en la foto es una versión miniatura de lo que ocurrió una millonésima de segundo después del Big Bang – o al menos eso es lo que los científicos creen- … seguir leyendo en: Así se ve el origen del Universo.

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Merece la pena leer el siguiente artículo publicado en El País en septiembre de 2008. Este físico teórico de la Universidad Complutense de Madrid nos vuelve a explicar de forma muy clara en qué consiste eso del “bosón de Higgs” que andan buscando como locos los físicos que trabajan tanto en los aceleradores de partículas como sobre el papel y los ordenadores.

(Pues la física nos habla de “vacío”, pero no de la “nada”. La ciencia nos lleva hasta el Big-Bang, hasta el origen del tiempo y del “Ser”, en tanto que materia y energía. Parece una vuelta a Grecia, a Parménides y compañía. Es más, parece una vuelta a la “quintaesencia” o “éter” de Aristóteles, pues la causalidad implicaba que no existiera la nada. Claro que en esa concepción el tiempo era circular, en eterno retorno. Si, como aplicamos hoy en día la física, el tiempo es lineal, ¿qué queda antes del Big-Bang? Quizá ni siquiera se pueda hablar de un “antes”, sino de un “no tiempo” o eternidad. Aquí nos vienen  a la cabeza de nuevo Parménides y  las religiones mistéricas como el cristianismo. Porque, aparte del problema del origen del tiempo -que ya trató incluso San Agustín-, nos queda el del origen de las leyes científicas: ¿”surgen” con el comienzo o ya “existían”? Estas dos posibilidades parecen sacadas del empirismo y del platonismo respectivamente. Vamos, que parece irresoluble).

Bueno, insisto,  merece la pena leer:

El vacío y la nada, por Álvaro de Rújula.

Saquemos los muebles de la habitación, apaguemos las luces y vayámonos. Sellemos el recinto, enfriemos las paredes al cero absoluto y extraigamos hasta la última molécula de aire, de modo que dentro no quede nada. ¿Nada? No, estrictamente hablando lo que hemos preparado es un volumen lleno de vacío. Y digo lleno con propiedad. Quizás el segundo más sorprendente descubrimiento de la física es que el vacío, aparentemente, no es la nada , sino una substancia. Aunque no como las otras…

A inicios del pasado siglo, Einstein creía que el Universo era estático. Preocupado por el hecho de que tendría que colapsarse -debido a la atracción gravitatoria de cada galaxia sobre las demás- se le ocurrió una peregrina idea: añadir a sus ecuaciones la Constante Cosmólogica. La interpretación moderna de esta extraña intrusa es que se trata de la densidad de energía del vacío, también llamada energía oscura, quizás para acercar ciencia y ficción, o quintaesencia, para darle un toque alquimista a la cosa. Todo lo que tiene energía ejerce una acción gravitatoria, pero la energía del vacío, a diferencia de cualquier otra, puede ser repelente. Lo que Einstein proponía es que dos volúmenes de vacío cósmico se repelerían exactamente tanto como se atraen las galaxias que contienen, resultando en un equilibrio difícil de creer e inestable.

Un buen día Einstein se enteró de que el universo estaba en expansión. Así lo demostraba la fuga de las galaxias, observada por Edwin Hubble y otros. O más bien por otros y Hubble: a menudo en la ciencia lo importante no es ser el primero, sino el último, que es quien se lleva la fama (como en otros campos; véanse Colón y los vikingos, o los indios que ya estaban allí). Inmediatamente, el tío Albert calificó su idea como el mayor patinazo de su vida.

Recientes observaciones cosmológicas indican que el universo está en expansión acelerada. Las galaxias no se comportan como flechas, sino como cohetes a los que algo empujara. La analogía no es buena, porque el concepto es difícil. Las galaxias no se fugan, están ya estabilizadas por su propia gravedad y tienen un tamaño fijo. Pero el espacio (o el vacío) entre ellas, se estira. Es como si alguien tomase la Tierra por un globo y la inflara: mañana estaría Barcelona aún más lejos de Huelva. Quién infla el universo sería la densidad de energía del vacío. El vacío sería pues una substancia activa, capaz de ejercer una repulsión gravitacional, incluso sobre sí mismo. No fue un error, sino un golazo de Einstein.

La Constante Cosmológica presenta un aspecto tranquilizante. Si domina la dinámica del universo ahora, lo hará en el futuro durante muchísimo más tiempo que los meros 14.000 millones de años transcurridos desde que este cosmos nuestro nació. Un bebé bien pertrechado, con sus propios espacio y tiempo y hasta su propio vacío, que -según la muy bien confirmada relatividad de Einstein- nacieron con él. La actual inflación del universo implica, perdóneseme el galicismo, que no se nos va a caer el cielo encima. Mala noticia para futuros cosmólogos. Las galaxias distantes estarán tan lejos que no podrán ni verlas. Tendrán que estudiar cosmología en libros de historia.

Si el vacío contiene algo de lo que no lo podemos vaciar (su densidad de energía), quizás ese algo pueda hacer algo más. Al menos eso supusieron, hace décadas ya, Peter Higgs y otros. U otros y Higgs, podría de nuevo argüirse; lo que no haré. La substancia del vacío, llamada en el variopinto lenguaje de los físicos un campo que lo permea, podría interaccionar con las partículas que allí estén. E interaccionar de modo distinto con cada tipo de partícula, generando así sus masas, que hacen que sean como son. Ése es el origen de las masas en el Modelo Estándar de las partículas elementales, que explica con éxito insoportable sus otras propiedades e interacciones no gravitatorias. Dije insoportable porque a los científicos nos soliviantan más las preguntas que las respuestas.

Imagen del vacío.

La substancia del vacío daría así contestación a dos muy candentes cuestiones de la física, una en el extremo de lo más grande -el cosmos- y otra en el de lo más diminuto, las partículas elementales que -por definición- son tan pequeñas que, si tienen partes, no lo sabemos.

He empleado algunos condicionales porque no todo lo que he escrito está ya probado observacionalmente de manera irrefutable. ¿Por dónde van hoy los tiros? Los cosmólogos tienen proyectadas muchas observaciones para averiguar si la expansión acelerada del universo se debe a la energía del vacío, tal como la intuyó Einstein, o a algo que sólo se le parece. Los particuleros están poniendo en marcha el Large Hadron Collider (LHC) del CERN para, entre otras razones, estudiar el vacío a lo bestia: sacudiéndolo.

Al sacudir una substancia cualquiera, vibra. Las vibraciones de campos eléctricos y magnéticos, por ejemplo, son la luz. A un nivel elemental, las vibraciones son cuantos, entes que pueden comportarse como ondas (u olas) o como partículas (o canicas): fotones, en el caso de la luz. Si el vacío es una substancia, la podemos también hacer vibrar. Basta sacudirla, como hará el LHC, con energía suficiente como para transformar la energía de sus colisiones en partículas de Higgs que, si existen, tienen una masa elevada… y E=mc2, alguien dijo.

La partícula de Higgs -el vacilón, podría decirse en castellano- es una vibración del vacío, no en el vacío, como las demás. Sería, pues, lo nunca visto. Aún así, Higgs preferiría que no bautizasen a su partícula goddamned particle [partícula maldita] o God particle [partícula divina], adjetivos poco científicos.

El vacío siempre fascinó a los físicos. Hace un siglo se trataba del éter, la interpretación del vacío como la trama del espacio absoluto, que la teoría de la relatividad envió al garete. El éter no estaba apoyado por ninguna teoría decente. Un siglo después, las nuevas teorías del vacío son lo más razonable y mejor comprobado que tenemos. Pero hay un pequeño gazapo en lo que he dicho. Creemos entender el Modelo Estándar suficientemente bien como para estimar cuánto el campo de Higgs debería de contribuir a la densidad de energía del vacío observada por los cosmólogos. El resultado es unos 54 (¡cincuenta y cuatro!) órdenes de magnitud superior a las observaciones. Tiene su mérito incurrir en tamaña contradicción.

Si investigamos es porque no sabemos la respuesta y la naturaleza, sí: las cosas son como son. El vacío es lo que mejor no entendemos. Ni siquiera comprendemos aún a fondo la diferencia -haberla hayla- entre el vacío y la nada.”

Álvaro de Rújula es físico teórico del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).

Merece la pena ver este par de entrevistas en vídeo: Entrevista a Álvaro de Rújula.

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El Tevatrón halla una pista para entender la composición del Universo

MADRID, 20 May. (EUROPA PRESS)

El experimento ‘DZero’, que opera en el acelerador de partículas estadounidense Tevatrón en Fermilab, situado en Illinois, ha aportado una nueva pista sobre la composición del Universo, uno de los grandes misterios de la cosmología actual, y que podría suponer un primer paso para enteder por qué el Universo en su conjunto está mayoritariamente compuesto por materia y no por antimateria.

Así, lo ha explicado este jueves el científico del Instituto Catalán de Investigación y Estudios Avanzados (ICREA), además de investigador visitante de Fermilab, Aurelio Juste, que ha indicado que cuando el Universo se creó debió estar compuesto a partes iguales de materia y antimateria, pero que en la actualidad domina la materia.

“Todavía no somos capaces de explicar por qué hay más materia que antimateria, pero creemos que nuevos fenómenos en la Física, como partículas más pesadas aún por descubrir, podrían ser las responsables de la dominancia de la materia sobre la antimateria en el Universo”, ha agregado el experto.

En la Tierra, la antimateria puede ser producida en aceleradores de partículas como éste, en rayos cósmicos o incluso en reacciones nucleares. Por lo que se sabe, la dominancia de materia en el Universo podría explicarse a través de diferencias en el comportamiento de las partículas y las antipartículas.

‘VIOLACIÓN CP’

En este sentido, los científicos han observado estas divergencias de comportamiento, un concepto que se conoce comoViolación CP, que recoge la ‘Teoría Estándar‘, un modelo cuyas predicciones son demasiado pequeñas como para explicar por qué la materia domina el Universo.

Según ha detallado el experto, el ‘Modelo Estándar’ de la Física de Partículas describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas entre partículas elementales que componen toda la materia.

Concretamente, el experimento ha descubierto que en las colisiones de protones y antiprotones a altas energías, donde se producen pares de partículas denominadas ‘mesones B’ — que cambian su identidad entre materia y antimateria trillones de veces por segundo –, las partículas de antimateria se convierten en materia un 1 por ciento más a menudo que viceversa.

“Este 1 por ciento es mucho mayor que lo que predice la ‘Teoría Estándar’ de manera que el resultado puede ser la primera evidencia de nuevos fenómenos en la Física responsables de la composicion del Universo tal y como lo conocemos”, ha explicado.

En el resultado, publicado en ‘Physical Review D’, han colaborado cerca de 500 investigadores y, durante los próximos años, se analizarán un mayor número de estos fenómenos, que podrían ayudar a entender nuevos conceptos sobre la formación y composición del Universo y dar respuesta a algunas preguntas fundamentales.

Por ejemplo, la asimetría entre materia y antimateria es en gran medida la responsable de la existencia del hombre en la Tierra, dado que en un Universo perfectamente simétrico tal y como debió de ser en origen, con igual proporción de materia y antimateria — ambas se aniquilarían y las galaxias, y en particular la Tierra, no podrían existir.

Este resultado representa “buenas noticias” para el experimento del Gran Colisionador de Hadrones, LHCb, que podría estudiar en más detalle estos fenómenos.

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Qué bien lo explica Álvaro de Rújula, físico teórico del CERN:

Y este pequeño documental está majete:

Y otro más, explicando un poco la historia del LHC:

Vale, también el rap:

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