sobre la nada - Ibercaja Aula en Red

Concurso
Reporteros en la Red
2011-2012
Mención Especial ESO
Todo sobre la nada
Autor:
Guillermo Gómez Fonfría y Luis Arribas Ortega
Profesor: Miguel Ángel González Aguilar
Colegio: Colegio Nª Señora de la Merced
y S. Francisco Javier (Burgos)
Laboratorio Virtual Ibercaja
Gertrudis Gómez de Avellaneda, 77
50018 - Zaragoza
[email protected]
http://www.ibercajalav.net
Introducción
Física Cuántica
La materia es un concepto cercano y
sencillo pero también,, al mismo tiempo,
desconocido para el ser humano. La
definición básica para este concepto
sería “todo lo que tiene masa y ocupa
espacio”, pero también sabemos que
qu
está formada por moléculas y éstas
é
por
átomos. En muy pocos años,
años las
nociones que tenemos sobre la materia
han avanzado bastante.. Como prueba
de ello, no hace falta remontarse mucho
en el tiempo; basta fijar la mirada en el
siglo
XIX,
cuando
todavía
se
desconocía la posibilidad de dividir el
átomo. Hoy día,, sin embargo, ya
sabemos que los átomos se componen
de protones, neutrones y electrones y
que estas porciones de materia son aún
divisibles en partículas más pequeñas,
pequeñas
como los quarks, los leptones y los
bosones. A una de estas últimas
partículas, en concreto al conocido
“bosón de Higgs”, se la ha denominado
en el mundo científico “partícula divina”,
d
una entidad aún por descubrir, que sería
la pieza clave para lograr explicar
completamente, de manera lógica y
científica, la estructura de la materia. Su
descubrimiento, además de dar sentido
a las teorías de la física subatómica,
podría implicar, nada más y nada
menos, que la NADA no existe, ya que
el bosón de Higgs estaría,
estarí en teoría,
presente incluso en el vacío.
La física (o mecánica) cuántica, es la
rama de la física que explica el
comportamiento de la materia y la
energía. Supuso uno de los grandes
avances en el siglo XX,, siendo una de
las ramas principales
cipales de la física.
Gracias al desarrollo de la mecánica
cuántica, se han podido usar sus
múltiples aplicaciones en el desarrollo
de numerosas y novedosas tecnologías.
Un estudio científico demuestra que el
uso de las tecnologías desarrolladas a
partir de esta rama de la física, supone,
aproximadamente, el 30% del PIB de
Estados Unidos.
Ésta es la última y más relevante
aplicación
ación de la ciencia física. El inicio
de su estudio se remonta a comienzos
del siglo XX, cuando las teorías físicas
clásicas quedaron obsoletas para dar
explicación a ciertos fenómenos físicos.
Figura 2: El teletransporte, aunque en
un futuro lejano, supone una de las
aplicaciones más inquietantes de la
mecánica cuántica.
El Bosón y otras partículas
elementales
Figura 1: Los átomos forman la materia,
aunque estos están, a su vez, formados
por otras partículas.
as partículas elementales son las
Las
piezas básicas que constituyen la
materia debido al hecho de no estar
formadas por otras partículas más
pequeñas ni tener estructura
es
interna
conocida.
Originalmente, el término partícula
elemental se usó para toda partícula
subatómica (protones,
neutrones y
electrones). Sin embargo, a partir de los
años 70, quedó claro que los protones y
neutrones estaban compuestos de otras
partículas más simples, por lo que
actualmente se usa el nombre de
partícula elemental para estas partículas
más sencillas, que hasta donde han
sido investigadas, no están formadas
por otras partículas más pequeñas.
Los físicos creen actualmente que los
fermiones, leptones, quarks y bosones,
son las partículas más elementales de
la materia. Los dos grupos más
importantes son los fermiones y los
bosones. Mientras los primeros son las
partículas que componen la materia, los
segundos son los que portan las
fuerzas. La denominación “bosón” fue
dada en honor al físico indio Satyendra
Nath Bose.
ha invertido para ser descubierta. Los
físicos han advertido que la existencia
de esta partícula, por muy diversas
razones, puede evitarles más de un
quebradero de cabeza.
Figura 4: Bosón de Higgs, “Wanted”.
Su existencia supondría una enorme
revolución en los conceptos que
actualmente tenemos sobre la nada y el
vacío, los cuales dejarían de existir,
porque este bosón puede encontrarse
en lo que hasta ahora se denominaba
“vacío”.
Pero para explicar el bosón de Higgs,
antes hay que hablar de la teoría de
Higgs, según la cual una fuerza es el
efecto de un campo. La propuesta de
Higgs fue revolucionaria al afirmar que
existe un campo que llena el espacio y
que, cuando las partículas interaccionan
con él, adquieren masa.
Figura 3: Partículas elementales.
El Bosón de Higgs
Los físicos llaman al “bosón de Higgs” la
“partícula divina”, porque es la pieza
que les falta para comprender la
estructura de la materia a nivel
subatómico, una escala más pequeña
que la atómica. Esta partícula elemental
es la partícula que explicaría el origen
de la masa del Universo. Lo escurridiza
que es la partícula así como su
importancia para explicar fenómenos
hasta el momento inexplicables, han
hecho que sea aquella minúscula parte
de la materia en la que más dinero se
Según esta teoría, la masa no sería una
propiedad de la materia sino que ese
campo de Higgs llenaría el universo y
aportaría masa a todas las partículas
que se mueven en él. Y precisamente
sería este bosón la partícula asociada al
campo de Higgs que conferiría masa a
la materia.
La demostración de la existencia de
dicha partícula, que se está buscando
desde hace más de cuarenta años,
sentaría definitivamente las bases de la
física o mecánica cuántica.
Cabe mencionar que los bosones de
Higgs, también son denominados
“partículas de Dios” o “partículas
divinas” a raíz del artículo divulgativo
que redactó Leon Lederman en 1988,
por el cual fue laureado con el Nobel de
Física.
El mecanismo de Higgs fue planteado
teóricamente en 1964 por François
Englert, Robert Brout y Peter Higgs,
pero fue este último el que logró
mayores avances en el tema.
Una de las consecuencias de la
mecánica de Higgs es que si realmente
existe dicho bosón, el concepto que
actualmente tenemos de la nada y del
vacío cambiaría radicalmente, ya que
este bosón puede encontrarse en el
vacío.
Lamentablemente, el bosón de Higgs no
ha sido observado experimentalmente
hasta la fecha, a pesar de los grandes
esfuerzos por los mejores laboratorios
de investigación del mundo.
Peter Higgs
Peter Ware Higgs es un físico nacido en
mayo de 1929 en Newcastle, Inglaterra.
Es mundialmente conocido en el mundo
científico por haber desarrollado en los
años 60 una teoría que explica el origen
de la masa de las partículas
elementales (aquellas que carecen de
estructura interna y, por tanto, no están
formadas por otras partículas) y en
especial de los bosones W y Z. Con su
teoría se podría demostrar la existencia
del bosón que lleva su nombre. En este
sentido, parece que los aceleradores de
partículas actuales ya están diseñados
con la suficiente potencia. En los
aceleradores de partículas, como en el
gran “Colisionador de Hadrones” que el
CERN tiene ubicado en la frontera
franco-suiza, el más grande y potente
del mundo, por cierto, se está
trabajando intensamente para su
descubrimiento.
Se espera que el Gran Colisionador de
Hadrones, construido en el CERN
(institución europea para el estudio de
las partículas elementales de la
materia), pueda confirmar o desmentir la
existencia de este bosón.
Una reciente noticia anuncia que
científicos españoles que trabajan en el
acelerador de partículas norteamericano
“Tevatron” han obtenido la mejor medida
hasta la fecha del “bosón W”, un hecho
que ayudará a acotar la búsqueda de la
“partícula de Dios” ¿Quién ganará
finalmente la carrera?
Figura 5: El mayor acelerador de
partículas del mundo está en Suiza.
Figura 6: Profesor Peter Higgs.
La comunidad científica especula con
que el profesor Higgs podría obtener el
premio Nobel si se demuestra la
existencia de su bosón.
La educación de Peter Higgs fue
discontinua, ya que por diversos
motivos, como la guerra y sus
problemas de salud (asma), se vio
obligado a mudarse muy a menudo,
perdiendo así muchas clases de la
enseñanza básica. Pero poco después
de cumplir los 17 años, fue al King's
College de Londres donde se graduó en
Ciencias Físicas con muy buenos
resultados. En esa misma universidad
se quedó posteriormente para realizar
un postgrado y doctorado en física.
Después de haber trabajado en diversas
universidades como catedrático y otros
cargos, se le ofreció un puesto de
catedrático en física teórica en la
Universidad de Edimburgo. Allí se
interesó por el estudio de la masa y
desarrolló su teoría que confiere la
masa de las partículas básicas (quarks
y leptones). Explicó también que las
partículas no tenían masa cuando el
universo comenzó, sino que la
adquirieron una fracción de segundo
después.
Gracias a su trabajo se creó una
cátedra en física y fue miembro de la
“Royal Society”. Finalmente, se retiró en
1996 cuando estaba de profesor emérito
en la Universidad de Edimburgo.
Referencias
Wikipedia. Materia.
http://es.wikipedia.org/wiki/Materia_%28f%C3%ADsica%29
Wikipedia. Bosón de Higgs.
http://es.wikipedia.org/wiki/Bos%C3%B3n_de_Higgs
Wikipedia. Bosón.
http://es.wikipedia.org/wiki/Bos%C3%B3n
Wikipedia. Peter Higgs.
http://es.wikipedia.org/wiki/Peter_Higgs
Wikipedia. Física cuántica.
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_cu%C3%A1ntica
BBC. Peter Higgs: el hombre detrás del nombre de la "partícula de dios".
http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2011/12/111223_peter_higgs_perfil_hadrones_col
isionador_cern.shtml
Muy Interesante. La partícula divina.
http://www.muyinteresante.es/la-particula-divina
Europa Press. Acotan la caza de la 'partícula de Dios' con la mejor medida del bosón
W
http://www.europapress.es/sociedad/ciencia/noticia-acotan-caza-particula-dios-mejormedida-boson-20120224141945.html
RTVE. El bosón de Higgs: preguntas y respuestas.
http://www.rtve.es/noticias/20111212/boson-higgs-preguntas-respuestas/481442.shtml
Imágenes
Figura 1
http://uploads.blogia.com/blogs/c/ch/chu/chuky/upload/20061024123600-jj0.gif
Figura2
http://2.bp.blogspot.com/_uIhs_NnVKlw/Sq9IBlgqkVI/AAAAAAAAAC4/WDX_leWTKXM
/s400/teleportacioncuantica.jpg
Figura 3
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/ArchivoInformaci%C3%B3n_general_de_part%C3%ADculas.png
Figura 4
http://blogs.heraldo.es/ciencia/files/2011/12/higgs-279x300.jpg
Figura 5
http://www.rnw.nl/data/files/images/lead/CERN_tunnel%20rnw%20anp_0.jpg
Figura 6
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Higgs,_Peter_%281929%293.jpg