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El Modelo Estándar

La Física de partículas de altas energías es el estudio de los constituyentes básicos de la materia y las interacciones entre ellos. La teoría actual que resume elegantemente la comprensión del tema, el Modelo Estándar (SM), describe las interacciones entre los constituyentes fundamentales de la materia, agrupados en tres familias, o generaciones, de quarks y leptones, como se muestra en la figura de abajo, y de sus antipartículas.

Las fuerzas electromagnética, débil y fuerte están mediadas por el canje de bosones y generadas por simetrías fundamentales relacionadas con leyes de conservación. La fuerza electromagnética, de rango infinito está mediada por el fotón sin masa y la carga eléctrica es conservada. La fuerza fuerte, de corto rango, entre los quarks está mediada por los gluons coloreados, sin masa, y se conserva la carga de color.

A altas energías las fuerzas electromagnética y débil están descritas por una fuerza electrodébil unificada. Canjes de bosones masivos W y Z son compatibles con la naturaleza de corto rango de la fuerza débil. La carga débil, oculta para nosotros, no es conservada, contrariamente a la carga electromagnética.

El hecho de que las partículas tengan masas muy pequeñas, hace que la gravedad sea despreciable en comparación con las otras tres fuerzas.

Los leptones son partículas libres. Pueden ser cargadas (e-, μ-, τ-), en cuyo caso sienten la interacción electromagnética y débil, o neutras (neutrinos: νe, νμ, ντ), interactuando solo débilmente. Los quarks son partículas sensibles a las tres interacciones. No hay quarks libres en la naturaleza: Solo observamos estados compuestos de quarks, llamados hadrones, de los cuales el protón y el neutrón son los ejemplos más ampliamente conocidos.

Cualquier introducción de masas en las partículas rompería la simetría electrodébil y haría la teoría impredectible. Para evitarlo, el mecanismo de Higgs rompe la simetría espontáneamente postulando que el vacío está lleno de un nuevo campo que solo transporta carga débil. Las partículas que tienen carga débil (bosones W y Z, quarks y leptones, y la partícula de Higgs, H, asociada al campo de Higgs) son frenadas al interactuar con el campo de Higgs y adquieren masa. La masa de Higgs, mH, no está predicha por el mecanismo de Higgs.

El descubrimiento del tan largamente esperado bosón de Higgs fué anunciado por las colaboraciones ATLAS y CMS en Julio de 2012. La mas del bosón de Higgs es de aproximadamente 125 GeV.

Mientras los científicos del CERN continúan estudiando el bosón de Higgs para ver si sus propiedades son realmente las predichas por el mecanismo de Higgs, tendrás la oportunidad, a través del “recorrido-Z”, de buscarla y encontrar el bosón de Higgs ¡justamente como lo hicieron los científicos hace dos años!