Conferencia: «El bosón de Higgs. ¿Cómo lo hemos descubierto?»

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Ayer jueves impartí una charla sobre el bosón de Higgs dirigida a profesores de ESO y Bachillerato del Centro Regional de Formación de Profesorado de Castilla-La Mancha. La idea original era impartir varias charlas, pero problemas presupuestarios lo han reducido a una sola. Como resultado me faltó tiempo para contar todo lo que quería contar. Aún así, espero que te guste.

Por cierto, el año pasado impartí tres charlas. El vídeo de las dos primeras está disponible (no encuentro el tercero): «Cómo enseñar lo que sabemos que no sabemos 1: Cómo enseñar,» y «Cómo enseñar lo que sabemos que no sabemos 2: Lo que sabemos.» Espero que los disfrutes.

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20 Comentarios

  1. Genial el vídeo del Higgs Francis, de verdad. Me encantaría si algún día, aunque sea en otro evento o como sea, contaras las partes que se han quedado fuera, que tenía muy buena pinta.

    Me surgen además dos dudas ver si me puedes ayudar..:
    1. Si lo entiendo bien, el concepto de masa de una partícula «emerge» por decirlo de alguna manera entre la interacción entre el campo de Higgs y el campo de partícula con masa que sea (campo electrónico por ejemplo para electrones/positrones). La pregunta sería (y entiendo que sería extensible a la interacción entre otros campos): ¿para qué hace falta exactamente la partícula concreta en el campo de Higgs (el bosón de Higgs en sí mismo)? Entiendo que esa «masa» del electrón viene por la interacción con el campo de Higgs y no necesariamente con la particula del bosón de Higgs no? ¿Por qué aparece un bosón de higgs «concreto» a una energía específica etcétera cuando ocurre toda esta historia del impacto, los gluones que llevan a quarks top, etcétera? ¿No podría haber masa «sólo» con el campo de Higgs, sin ninguna partícula concreta en dicho campo?

    2. Dices sobre el minuto 40 que el campo cuántico es un objeto «invariante relativista», por lo que sería «todo lo contrario a un éter». Reconozco que, hasta ahora y en mi ignorancia, había imaginado los distintos campos quánticos como una especie de éter que permea todo el espacio tiempo (al menos a escalas pequeñas, y entendiendo que lo que hay en cada punto NO es un punto tridimensional y un vector cmo en otros campos clásicos, sino algo más complejo), pero entiendo por lo que dices que esto es un error…¿a qué te refieres exactamente con lo de «invariante relativista»? ¿Cuál sería una mejor manera de imaginarlo que un mero éter?

    Muchísimas gracias. Eres, en mi opinión, el mejor divulgador de física en castellano de lejos.

    1. Juan, trato de contestar tus preguntas.

      (1) «¿para qué hace falta la partícula del campo de Higgs? ¿No podría haber masa “sólo” con el campo de Higgs, sin ninguna partícula concreta en dicho campo?»

      Buena pregunta, hay campos cuánticos con estados tipo partícula (lo más habitual) o sin estados tipo partícula (presentan otros estados, por ejemplo, los estados llamados «impartículas»). ¿Por qué el campo de Higgs es un campo con partículas? No lo sabemos. Así es en nuestro universo. Hace unas décadas algunos físicos pensaron que no existía el bosón de Higgs (propusieron que el campo de Higgs no tenía estados tipo partícula). Lo «natural» (en el sentido matemático del término) es que un campo cuántico tenga estados tipo partícula. Por ello la mayoría de los físicos pensaban que el campo de Higgs tenía estados tipo partícula de Higgs. Pero la Naturaleza tiene la última palabra (en física). Ahora sabemos que prefiere esta opción. ¿Por qué? No lo sabemos. Pero por supuesto en otro universo podría ocurrir que el campo de Higgs dotara de masa a las partículas de otros campos sin que exista su propia partícula. Nada lo prohíbe (matemáticamente hablando). Pero la Naturaleza es la que tiene que hablar (en física) y ha hablado.

      (2) «¿A qué te refieres exactamente con lo de “invariante relativista”? ¿Cuál sería una mejor manera de imaginarlo que un mero éter?»

      Ni idea. No tengo imaginación suficiente para imaginar una metáfora convincente para un campo cuántico. Nunca he leído una metáfora que me convenza (y que yo pueda repetir a destajo). Y te puedo asegurar que he leído mucha divulgación sobre física de partículas. ¿Qué significa que un campo cuántico es relativista? Matemáticamente es fácil de explicar, los estados cuánticos del campo son descritos por representaciones unitarias del grupo de Poincaré. ¿Pero esto qué significa físicamente? No es fácil encontrar una metáfora adecuada. Los campos se describen localmente (en cierta región del espaciotiempo hay ciertos valores del tensor energía-momento del campo). La idea de la «invarianza relativista» es que cualquier observador (se mueva como se mueva, siempre y cuando lo haga en un campo gravitatorio despreciable) puede ponerse de acuerdo con cualquier otro observador sobre los estados locales de un campo concreto en una región concreta del espaciotiempo. Las descripciones de cada observador dependen de su movimiento propio, pero son compatibles entre sí gracias a la teoría de la relatividad. Una metáfora (que sea no relativista) para esta propiedad es difícil de imaginar. Pero la matemática que describe con rigor esta propiedad es muy sencilla (y se conoce desde hace un siglo). El lenguaje matemático es muy poderoso y a veces permite describir cosas que no corresponden con las intuiciones que todos compartimos. Por ello, a veces, encontrar metáforas que convenzan a cualquier persona sin conocimientos del lenguaje matemático es muy difícil.

      Espero haber ayudado. Saludos.
      Francis

  2. hola Francis cual es su opinion sobre la interpretacion modal-hamiltoniana de la mecanica cuantica? y cual es su interpretacion de la mecanica cuantica desde la filosofia de la ciencia ?

    1. Juan, ¿para qué sirve una interpretación de la mecánica cuántica? Contesta tú como quieras. En la práctica, para un físico, una interpretación sirve para adquirir una cierta intuición que ayude a idear y diseñar nuevos experimentos. Toda interpretación debe ayudar a quien la siga a hacer física cuántica relevante y de calidad. A mí personalmente la interpretación modal-hamiltoniana de Lombardi no me ayuda nada (seré torpe). ¿Te ayuda a tí? Maravilloso. ¿No te ayuda? Busca otra interpretación. Recuerda, lo único importante es hacer física. Yo no hago filosofía.

      No entiendo tu segunda pregunta. ¿Quieres que te explique la interpretación de Lombardi? Recuerda que una interpretación realista para explicar el problema de la medida (y nada más) tiene dos problemas filosóficos: el problema de la medida no existe y toda interpretación realista predice hechos que contradicen los experimentos. No sé qué más decir. En cualquier caso te recomiendo estudiarla. Lo importante de las interpretaciones es que a tí te sirvan, aunque no le sirvan a nadie más, para hacer física de calidad. La física de calidad brilla con luz propia (y a nadie le importa lo que tenga en su cabeza la persona que la haga).

      Saludos
      Francis

  3. Interesantiiiiisima, tenia un esquema diferente. (aunque no muy alejado) sobre la estructuracion del modelo estandar. Sobre como aparece el higgs me ha causado cierto asombro al ver que en funcion a las particulas que participan se pueda formar un higgs de mas o menos energía y claro de ahi que la vibracion del campo del vacio proporcione mas o menos «masa» a la particula resultante.
    Una duda, no dices que el foton no se acopla con el campo de higgs? Entonces como la interaccion foton foton en el LHC puede dar como resultado de un higgs? Es por la desintegracion de los fotones y el resultante de esta en quarks como en la transparencia? Gracias por tu maestria francis.
    Ahh y necesito mas como esta conferencia jajaja.

  4. El problema de explicar Física de partículas es siempre el mismo: para tratar de entender los conceptos nuestro cerebro necesita «visualizarlos» en términos de cosas cotidianas (bolitas, muelles, ondas,etc), sin embargo, la mayor parte de las veces la analogía o es incompleta o es totalmente errónea. Al final, si bajamos al fondo de la cuestión lo que tenemos es un conjunto de entidades FÍSICAS descritas por un conjunto de entidades MATEMÁTICAS, sin embargo, ambas están tan fusionadas que es casi imposible saber donde acaban unas y empiezan otras. Existen conceptos matemáticos como el Lagrangiano que tienen un significado Físico muy intuitivo, sin embargo, si entramos a explicar lo que es un campo cuántico con palabras la cosa se complica aunque en términos matemáticos el concepto tiene una estructura muy concreta y muy sencilla. Esto último es increíble y nadie sabe porque es así, el hecho de que la naturaleza se pueda describir de una forma tan exacta con las matemáticas es uno de los hechos más asombrosos que existen.
    Lo que quiero decir es que si de verdad quieres «entender» Física fundamental debes enfangarte con las matemáticas de la QFT y del SM y después de hacerlo, lo que obtendrás será una visión general de como un conjunto de conceptos MATEMÁTICOS como transformaciones gauge locales, Lagrangianos, simetría SU(3) o derivadas covariantes se fusionan en un marco matemático coherente para crear una teoría MATEMÁTICA que produce predicciones sobre el mundo real. El problema surge cuando quieres explicar esas entidades físico-matemáticas en términos de bolitas o ondas en un estanque, al final si quieres ser estricto no tienes más remedio que poner una ecuación y la gente «odia» las ecuaciones.
    De todas formas el verbo «entender» y el concepto de «realidad» están aquí muy diluidos: puedes entender las matemáticas, puedes entender la teoría pero nadie puede entender estos conceptos abstractos en términos de algo cotidiano sencillamente porque no existe una analogía con nada cotidiano y nuestro cerebro no puede «visualizarlos» para entenderlos.

  5. Hola Francisco me ha encantado tu charla, me ha dejado las cosas muy claras y me ha despejado muchas dudas sobre el tema, de verdad muchas gracias por compartirla.
    Me ha quedado la duda de como se puede detectar el bosón de higgs. He visto que formaba parte de la presentación pero no lo explicas por falta de tiempo.
    Gracias por todo.

  6. Gracias por compartir las charlas. Me gustaría conocer cómo hacen para detectar el bosón de Higgs.
    Sería perfecto si me recomiendas dónde encontrar esa información.

  7. Justo esta semana pasada acabo de terminar con mi alumnado de 2ºBach el tema de la búsqueda del arjé por parte de los presocráticos. Me viene genial el segundo de los vídeos para que vean, de forma muy clara, el estado actual de la cuestión casi 2600 años después (especialmente el fragmento entre 38:00 y 42:20).

    Me refiero al vídeo titulado “Cómo enseñar lo que sabemos que no sabemos 2: lo que sabemos”. Creo que, con permiso, haré una versión de uno 20-25 minutos para poder ponerla en clase.

  8. Si algo he sacado en claro de esta excelente presentación, es que los periodistas que escriben las noticias sobre este tema, no es que no sepan de que hablan (que es lo normal), sino que encima se las arreglan para dar ideas completamente diferentes, cuando no contradictorias.

    Dicho desde un punto de vista un tanto cómico, pero por otro lado también creo que intentar una explicación «tan tan tan sencilla que la entienda todo el mundo» es algo casi imposible

  9. No sé si sigues revisando los comentarios de esta entrada Francis, si no, intentaré reciclar la pregunta para más adelante, la cuestión es que me ha surgido otra duda muy específica y entiendo «fácil» de responder, que es:

    ¿Tiene toda partícula su campo cuántico específico, o algunas partículas comparten campos (dado que las partículas son, de forma metafórica, una especie de vibración en cada campo, entiendo que podría haber partículas que fueran vibraciones distintas en un mismo campo)? No sé, por ejemplo, ¿los tres tipos de neutrinos tienen cada uno su propio campo cuántico? ¿o lo comparten? ¿O las «parejas» de quarks?

    Muchas gracias.

    1. Silvan:

      «¿Tiene toda partícula su campo cuántico específico?» Por supuesto. Cada partícula es un estado de un campo. Lo fundamental o único es el campo, el concepto de partícula es un concepto «derivado» (no es un concepto fundamental).

      «¿Podría haber partículas que fueran vibraciones distintas en un mismo campo?» Los campos no lineales pueden tener otros estados diferentes de los estados tipo partícula (llamados solitones, kinks, instantones, etc.) que se pueden interpretar como otro tipo de «partículas» (en realidad son estados «similares-a-partícula» pero no son estados tipo «partícula» en sentido estricto).

      «¿los tres tipos de neutrinos tienen cada uno su propio campo cuántico?» Por supuesto. Sólo conocemos las componentes de quiralidad izquierda de los neutrinos: Hay seis «campos» (en realidad, componentes de campos) asociados a los neutrinos; estas parejas dan como resultado los tres tipos de neutrinos que se producen u observan en interacciones débiles; sin embargo, durante su propagación se excitan los seis «campos», fenómeno llamado oscilación de neutrinos (de ahí que un neutrino físico, llamado 1, 2 o 3, sea combinación de los estados tipo neutrino electrónico, muónico y tau).

  10. Tengo dos preguntas para Usted Francis: (Espero no sean en exceso carentes de sentido)

    Tengo entendido que cuando se incrementa la energía por ejemplo en mirando hacia atrás en el universo temprano en la época previa a la rotura espontánea de la simetría electrodébil no existía «el mecanismo de Higgs» es decir todas las partículas son carentes de masa.

    Bajo este supuesto estaba pensando en la similitud entre los tres leptones cargados. Es decir todas sus propiedades son iguales salvo su masa (evidentemente su tiempo de vida media difiere) pero me preguntaba ¿Estos tres leptones cargados entonces eran una misma excitación de un campo común? puesto que todas sus propiedades coinciden y esto me lleva a pensar que entonces los tres tipos de neutrinos serían también excitaciones de un mismo campo.

    ¿Es este razonamiento correcto? Estaría encantado de que usted me señalase mis errores.

    Por cierto que magnífica charla 🙂 me ha gustado muchísimo sin duda por eso este es mi sitio favorito de divulgación científica

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 24 octubre, 2014
Categoría(s): ✓ Bosón de Higgs • Ciencia • Física • Noticia CPAN • Recomendación
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