la science
La partícula de Dios
Premio nobel en la Ciencia
Avances científicos, Medicina y tecnología.
Ediccion 001 Octubre 2013
la science Contenido:
• ¿Qué es la partícula de dios o Universidad bosón de Higgs? de Guadalajara o Todo un mondo apenas por Centro descubrir. Universitario o ¿Por qué es tan importante de la Ciénega encontrar el bosón de Higgs? Pag.
Ocotlán • Premio nobel en la ciencia. Jalisco, México Octubre 2013 Premio de Física. o Colaboradores históricos o Premio 2013 de física Pag. • Avances Científicos. o Medicina. o Tecnología. Pag. Página 2
Diagramador: Luis Enrique Bermúdez Segundo semestre Lic. Periodismo.
¿Qué es el bosón de Higgs? Es un tipo de partícula elemental que se cree tiene un papel fundamental en el mecanismo por el que se origina la masa en el Universo. La confirmación o refutación de su existencia es uno de los objetivos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el mayor y más potente acelerador de partículas del mundo que opera el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) en la frontera franco-suiza, cerca de Ginebra. ¿Por qué es tan importante el bosón de Higgs? Porque es la única partícula predicha por el Modelo Estándar de Física de Partículas que aún no ha sido descubierta. El modelo estándar describe perfectamente las partículas elementales y sus interacciones, pero queda una parte importante por confirmar, precisamente la que da respuesta alorigen de la masa. Sin masa, el Universo sería un lugar muy diferente. Si el electrón no tuviera masa no habría átomos, con lo cual no existiría la materia como la conocemos, por lo que tampoco habría química, ni biología ni existiríamos nosotros mismos. Para explicar esto, varios físicos, entre ellos el británico Peter Higgs, postularon en los años 60 del siglo XX un mecanismo que se conoce como el campo de Higgs. 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, que los físicos llaman bosón de Higgs. ¿Cómo funciona el mecanismo de Higgs?
Las partículas subatómicas se dividen en dos tipos: fermionesy bosones. Los fermiones son partículas que componen la materia, y los bosones portan las fuerzas o interacciones. Los componentes del átomo (electrones, protones y neutrones) son fermiones, mientras que el fotón, el gluón y los bosones W y Z, responsables respectivamente de las fuerzas electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil, son bosones. ¿Cómo se puede detectar el bosón de Higgs? 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 más familiares. Lo que se pueden ver son sus «huellas», esas otras partículas que podrán ser detectadas en el LHC. 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 la famosa ecuación de Einstein E2. Debido a que la teoría no establece su masa sino un amplio rango de valores posibles, se requieren aceleradores muy potentes para explorar este nuevo territorio de la Física. El LHC es la culminación de una «escalada energética» dirigida a descubrir el bosón de Higgs en los aceleradores de partículas. Cuando alcance su máxima potencia en el 2014, el LHC colisionará protones a una energía cercana a 14 teraelectronvoltios (TeV). Actualmente, funciona a algo más de la mitad, 8 TeV. En cualquier caso, si existe, la partícula de Higgs se producirá en el LHC. ¿Cuándo se sabrá si se ha encontrado el bosón de Higgs? En Física de Partículas el concepto de observación se define estadísicamente en términos de desviaciones estándar o «sigmas», que indican la probabilidad de que un resultado experimental se deba a la casualidad en vez de ser un efecto real. Para conseguir una mayor significación estadística, y por tanto aumentar las probabilidades de observación, los experimentos necesitan analizar muchos datos. El LHC genera unos 300 millones de colisiones por segundo, por lo que la cantidad de datos a analizar es ingente. Se mide enfemtobarns inversos, unidad que da idea de la cantidad de colisiones que se produce en un acelerador de partículas por unidad de área y tiempo (luminosidad).
Página 3
partícula de dios o bosón de Higgs
>El descubrimiento de una partícula capaz de dar masa a la materia.< a existencia de esta partícula, responsable de dar masa a la materia inmediatamente después del Big Bang, fue planteada hace casi medio siglo y desde entonces se inició una incesante búsqueda. A principios de los ‘60 se teorizó sobre la existencia de una partícula nunca antes vista, el llamado bosón de Higgs, que sería la pieza clave para entender cómo se formó la materia que existe en el Universo. A este mecanismo se le atribuye la propiedad de atraer y mantener juntas al resto de partículas elementales que conforman la materia visible del Universo y es “una parte central” del llamado Modelo Estándar de la Física, un conjunto de reglas matemáticas que permiten entender cómo todas las partículas interactúan entre sí. Sin masa, las partículas serían tan veloces como la luz, por lo que no habría acumulaciones, y por lo tanto tampoco átomos, y sin ellos nada de lo que conocemos: personas, árboles, planetas ni el Universo. “La idea es que hay partículas que chocan permanentemente con bosones de Higgs. Estos choques frenan su movimiento, que se vuelve más lento, y le dan la apariencia de una masa”, señala el físico y filósofo Etienne Klein. Esta partícula, planteada de manera independiente por Peter Higgs junto a François Englert y Robert Brout (este último falleció el 2011) fue intensamente buscada durante casi medio siglo, hasta que el 4 de julio del
Página 4
año pasado la Organización Europea para la Investigación Nuclear (Cern), anunció el hallazgo con un 99,9% de fiabilidad de esta partícula, un evento catalogado como “histórico”, pues hasta ese momento era considerado como uno de los grandes enigmas de la física. La hazaña se logró gracias al Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que funciona en las dependencias del Cern en Ginebra, y al trabajo de 3.000 científicos de 38 países y más de US$ 9 mil millones en inversión. En este, el mayor acelerador de partículas del mundo que empezó a funcionar el año 2008 y cuenta con un anillo de 27 kilómetros construido bajo tierra, se produjeron los choques de alta energía de protones, con el fin captar el bosón de Higgs. En este anuncio, uno de los invitados de honor fue precisamente Peter Higgs, quien se mostró emocionado la presentación de los resultados. “No tenía idea de que esto sucedería mientras estuviera vivo”, señaló en aquella oportunidad el científico de 84 años.
¿Por qué se le llama “partícula de Dios”?
El bosón de Higgs también es conocido popularmente como la “partícula de Dios”, pues
su existencia explica cómo la materia obtuvo masa tras el Big Bang. Aunque nada tiene que ver con religión, el nombre fue acuñado hace dos décadas, cuando Leon Lederman -premio Nobel de Física en 1988 por su trabajo sobre los neutrinos-, escribió un libro denominado “The Goddamn Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question?” (“La Partícula Maldita: Si el Universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?”), donde en alguno de sus capítulos se hablaba sobre esta esquiva partícula. Pero los editores encontraron que el término “maldita” era demasiado controvertido y lo cambiaron a “The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? (La partícula de Dios: Si el Universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?”), naciendo allí el nombre por el que el bosón de Higgs es popularmente conocido.
El galardón fue concedido al belga François Englert y al británico Peter Higgs, informó la Real Academia Sueca de Ciencias en Estocolmo. La investigación es clave para entender el Universo.
PETER HIGGS Y François Englert. G a l a rd on a d o s con el premio nobel de Física
Peter Higgs Premio nobel de Física 2013
Nació el 29 de mayo de 1929 en Newcastle, Tyne y Wear, Inglaterra. Su teoría sobre la existencia de la elusiva partícula -o bosón- surgió en 1964, en un momento de inspiración mientras caminaba en los montes Cairngorms, en Escocia. Sobre el tema escribió dos artículos. El segundo fue rechazado inicialmente por la revista Physics Letters. Más tarde el texto apareció en la Physical Review Letters, otra importante publicación científica. Higgs desarrolla la idea de que las partículas no tenían masa al comienzo del universo adquiriendo la misma, una fracción de segundo después, como resultado de la interactuación con un campo teórico, ahora conocido como el campo de Higgs.
François Englert. Premio nobel de Física 2013.
Barón François Englert (Bruselas, Bélgica, 6 de noviembre de 1932) es un físico teórico belga, profesor emérito de la Universidad Libre de Bruselas (ULB), donde es miembro del Servicio de Física Teórica. Se graduó como ingeniero eléctrico-mecánico en 1955 de la Universidad Libre de Bruselas (ULB), donde obtuvo su doctorado en ciencias físicas en 1959. Desde 1959 hasta 1961, trabajó en la Universidad de Cornell, primero como investigador asociado de Robert Brout y luego como profesor adjunto. A continuación, regresó a la ULB, donde se convirtió en un profesor universitario y se unió allí por Robert Brout. A partir de 1980 ellos encabezaron el grupo de física teórica. En 1998 se convirtió en Emeritus. El Mecanismo Brout-Englert-Higgs es el fundamento de la teoría electrodébil de partículas elementales y sentó las bases de una visión unificada de las leyes básicas de la naturaleza.
Página 5
1er Encuentro Estatal de Jóvenes Investigadores
“todo tiene su Ciencia”
Del 25 al 30 de septiembre Aparta tu con tiempo.
Auditorio México Siglo XXI México Distrito Federal.
Página 6
Investigación del bosón de Higgs indicaría que una realidad alternativa se tragará el universo Podría ocurrir en miles de millones de años y no nos daremos cuenta si ocurre porque nos tragará a la velocidad de la luz.
Avances tecnológicos en la medicina.
A
lgunos de los últimos avances tecnológicos de la medicina aún en nuestros días continúan en una etapa de prueba. En el campo de la medicina, pruebas con toda clase de nuevos y modernos instrumentos, utilizan diversos y sofisticados procedimientos y lo último en tecnología, así se dan la mano distintas ramas de las ciencias con el mismo fin: salvar vidas y mejorar la salud de la humanidad. Tal como ocurre en el caso de los medicamentos, es necesario tener la certeza de que no hay riesgo alguno para el paciente. Y este proceso, a veces puede llegar a tardar unos cuantos años para que se pueda aprobar o no su uso en la medicina. Para conocer un poco más sobre estos, veamos hoy algunos de los avances de la medicinadesarrollados en los últimos tiempos...
Cirugía a distancia
S
i los cálculos realizados por los investigadores en relación alrecientemente descubierto bosón de Higgs son correctos, entonces en unos miles de millones de años, el universo desaparecerá a la velocidad de la luz y será reemplazado por una dimensión alternativa. Al menos eso indicó el físico teórico Joseph Lykken del Laboratorio Fermi en Estados Unidos y miembro del LHC, que dio una charla llamada “Lo que nos dicen los últimos resultados sobre el Higgs” en la American Association for the Advancement of Science. “Puede ser que el universo en el que vivimos sea inherentemente inestable y en algún momento en miles de millones de años todo se va a borrar”, dijo Lykken a la agencia Reuters. “Esto tiene que ver con el campo de energía de Higgs mismo”, indicó. El bosón de Higgs es una partícula que posibilita que otras partículas ganen masa, gracias a la interacción con el campo de Higgs, un área cubierta de energía que se cree que existe en todo el universo. La teoríade que el universo
será tragado por un universo alterno existe hace años, pero los datos del Higgs le estarían darían sustento. Según los cálculos hechos por estos científicos, lo que ocurre es que “el universo quiere estar en un estado diferente, entonces eventualmente para obtener eso, una pequeña burbuja de lo que podría considerarse un universo alternativo aparecerá en algún lugar, y se expandirá y nos destruirá”, dijo. Quienes estén viviendo en el universo en ese entonces no tendrán que preocuparse por el sufrimiento que podría provocar esto, ya que la expansión será a la velocidad de la luz. “No lo verás venir porque llegará a la velocidad de la luz y eso es todo, así que no se preocupen. Sabemos que el universo es bastante estable porque ha estado por aquí 13.500 millones de años, así que incluso antes de hacer este cálculo sabíamos eso”, dijo Lykken.
EL BOSÓN DE HIGGS PODRÍA SER CLAVE EN EL ORIGEN DE LA ENIGMÁTICA MATERIA OSCURA.
producción de la diferencia entre el número de partículas de materia y antimateria, y que ayudaría en el cálculo de la densidad de la materia oscura que forma cinco sextas partes del nuestro universo. Basándose en la ‘bariogénesis’, el proceso del universo temprano por el que se produjeron más bariones (partículas como protones y neutrones que constituyen la mayor parte de la masa visible del universo), que antibariones, el grupo de científicos ha bautizado esta teoría alternativa como ‘Higgsogenesis’.
El bosón de Higgs pudo desempeñar un papel fundamental en el origen de la materia oscura, de acuerdo con científicos de la Universidad de Michigan, en EE.UU., y del Laboratorio Europeo de Física de Partículas, en Suiza. Los autores del estudio, los físicos Sean Tulin, de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, y Géraldine Servant, del Laboratorio Europeo de Física de Partículas, en Ginebra, consideran que el bosón de Higgs, también conocido como la ‘partícula de Dios’, no solo da masa a las partículas, sino que además podría estar vinculado con la
Página 7
Las desintegraciones del bosón de Higgs en otras partículas todavía no se han estudiado detalladamente en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), señaló Servant. No obstante, los físicos confían en que nuevos estudios al respecto pueda confirmar su teoría.
ISTOCKPHOTO Esta novedosa forma de practicar la medicina permite a los doctores realizar cirugías en el lugar donde se encuentre el paciente, mientras que ellos están al mismo tiempo en un lugar diferente. Los investigadores están desarrollando una nueva forma de robots: los nanorobots, que son capaces de ser insertados; por ejemplo, en el abdomen de un paciente para ser controlados por cirujanos a cientos de kilómetros de distancia. ¿Imaginas? Mientras uno se encuentra en la sala de cirugía, su médico puede estar en otro país, operando desde su hogar. Estos sistemas están ideados para trabajar en zonas de desastre, campos de batalla o cualquier circunstancia en la que el paciente o el profesional no pueden trasladarse a un hospital. Este micro robot es entre otras cosas, capaz de frenar hemorragias internas: la principal causa de muerte en situaciones traumáticas.
Sensores implantables
Mediante el implante de diminutos sensores dentro del cuerpo humano, con esta invención sería posible monitorear diversas variables; desde la presión sanguínea hasta la presencia de sustancias tóxicas, la temperatura, presión arterial, el flujo de la sangre, etc. Prácticamente, se pueden usar para conocer cualquier parámetro dentro del cuerpo humano y a tiempo real.
Cirugía con láser
Esta nueva técnica quirúrgica mejoró notablemente los resultados de las cirugías, además de ahorrar millones de dólares en gastos médicos. La tecnología de la cirugía láser no invasiva permite al cirujano practicar una cirugía en su propio consultorio, sin anestesia, y al finalizar el paciente puede irse a su casa. Por supuesto que esto es aplicable a cirugías simples, pero que antes requerían una visita al quirófano, anestesia y muchas veces significaba pasar una o dos noches en el hospital. Muy interesante, ¿no es así? ¿Qué nuevos avances supones que podrán existir en el ámbito de lamedicina de aquí a los próximos 30 años?
Luis Enrique Bermúdez Frausto. Revista Complemento: La Ciencia Código: 210100038 Ocotlán Jalisco, 27 de octubre de 2013
Página 8