?C¨®mo transfiere masa el bos¨®n de Higgs al fermi¨®n?

Para darte una respuesta debo explicarte antes qu¨¦ es el bos¨®n de Higgs y qu¨¦ son los fermiones. Todas ellas son part¨ªculas elementales o fundamentales, es decir, son part¨ªculas que ya no se pueden dividir m¨¢s. Nosotros y todo lo que observamos en el universo est¨¢ formado por ¨¢tomos que tienen un n¨²cleo rodeado por electrones. El electr¨®n es una de esas part¨ªculas que no se pueden dividir m¨¢s. Sin embargo, el n¨²cleo de los ¨¢tomos est¨¢ formado por protones y neutrones. Y esas part¨ªculas s¨ª se pueden dividir un poquito m¨¢s hasta que llegamos a los quarks que ya no se dividen. Los quarks, junto con los electrones que est¨¢n fuera del n¨²cleo, son lo que llamamos fermiones. Los fermiones son las part¨ªculas que forman la materia.

En f¨ªsica fundamental distinguimos entre dos tipos de part¨ªculas, por un lado estos fermiones y, por otro, los bosones. Y esa distinci¨®n la hacemos seg¨²n una caracter¨ªstica muy particular de ellas que se llama spin. El spin es una propiedad f¨ªsica, como lo es por ejemplo la carga el¨¦ctrica, que est¨¢ relacionada con el momento angular cu¨¢ntico. Las part¨ªculas que componen la materia son los fermiones y tienen un spin de ?. Por otro lado, tenemos los bosones que tienen un spin entero y que son las part¨ªculas encargadas de la fuerza, es decir, de que los fermiones interact¨²en entre ellos. Podr¨ªamos decir que los bosones son el pegamento que une a los fermiones.

Dentro de los bosones los hay de varias clases seg¨²n el tipo de fuerza en la que act¨²en. Por una parte est¨¢ el fot¨®n, responsable de la luz, de la interacci¨®n electromagn¨¦tica; las part¨ªculas W y Z, que son responsables de la interacci¨®n d¨¦bil, que es la fuerza relacionada con la desintegraci¨®n nuclear de los ¨¢tomos; el tercer tipo de bosones son los gluones, responsables de la interacci¨®n fuerte, o sea de la interacci¨®n entre los quarks que son, como te dec¨ªa antes, un tipo de fermiones; y hay un cuarto tipo de bos¨®n que es el bos¨®n de Higgs. Los fotones, part¨ªculas W y Z y los gluones tienen spin igual a 1. Pero el bos¨®n de Higgs es el ¨²nico que tiene spin igual a 0.

Los fermiones tambi¨¦n se clasifican en dos tipos, los quarks y los leptones. La primera diferencia entre ellos es su carga el¨¦ctrica, los quarks, de los que existen seis tipos, tienen siempre cargas fraccionarias y son los que constituyen, por ejemplo, los protones y neutrones que est¨¢n dentro del n¨²cleo. Los leptones, de los que hay otros seis tipos, tienen carga el¨¦ctrica negativa, o positiva si son antipart¨ªculas, o carga 0, lo que es lo mismo que nula. Los electrones tienen carga negativa y sus correspondientes neutrinos (una part¨ªcula muy especial) no tienen carga. Otra diferencia entre ellos es que los quarks tienen carga de color, lo que quiere decir que s¨ª est¨¢n afectados por la interacci¨®n fuerte, mientras que los leptones no lo est¨¢n.

Una manera de visualizarlo es imaginar una habitaci¨®n que est¨¢ llena de campo de Higgs y entra una persona. Esa persona, seg¨²n su masa, ir¨¢ interactuando ('rozando') m¨¢s o menos con ese campo de Higgs. Cuanto mayor sea esa interacci¨®n, m¨¢s ir¨¢ engordando y su masa ser¨¢ mayor

Como te explicaba al principio, los fermiones son los que constituyen la materia y los bosones son los mediadores de las fuerzas. El bos¨®n de Higgs es particular porque explica el origen de la masa de las part¨ªculas. Es decir, se acopla a otras part¨ªculas proporcionalmente a la masa de estas. El fot¨®n que es el responsable de la interacci¨®n electromagn¨¦tica nos indica qu¨¦ carga el¨¦ctrica tienen los fermiones; los bosones W y Z nos explican el spin de las part¨ªculas; los gluones nos indican si los fermiones tienen o no carga de color: con los quarks que s¨ª tienen carga de color s¨ª interaccionan, pero con los leptones, que no tienen, no interaccionan.

Lo que da masa a las part¨ªculas no es el bos¨®n de Higgs en s¨ª sino su interacci¨®n con el campo de Higgs. Este campo puede imaginarse como un oc¨¦ano que permea el universo entero y en el que las part¨ªculas est¨¢n nadando. Las part¨ªculas van interaccionando con el campo de Higgs y adquiriendo masa. Este campo de Higgs requiere de una part¨ªcula que lo componga y es lo que llamamos el bos¨®n de Higgs. Una manera de visualizarlo es imaginar una habitaci¨®n que est¨¢ llena de campo de Higgs y en la que entra una persona. Esa persona, seg¨²n su masa, ir¨¢ interactuando (rozando) m¨¢s o menos con ese campo de Higgs. Cuanto mayor sea esa interacci¨®n, m¨¢s ir¨¢ engordando y su masa ser¨¢ mayor. Pero esa masa no sale del bos¨®n de Higgs sino que es un intercambio de energ¨ªa entre el fermi¨®n y el campo de Higgs.

Mar¨ªa Moreno Ll¨¢cer es doctora en f¨ªsica, investigadora del Instituto de F¨ªsica Corpuscular (centro mixto del CSIC y la Universidad de Valencia) y trabaja en el experimento ATLAS del CERN.

Pregunta enviada v¨ªa email por Marco Madison Victoria

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