domingo, 15 de julio de 2012

¿Que es la masa?

Hola a todos.

Durante la semana del "taller de ciencia para jovenes", donde tuvimos a varios chicos del nivel medio superior, surgieron dentro de los talleres de experimentos muchas preguntas en torno a la definición de la masa de los objetos. Es por ello que quise escribir esta pequeña reseña sobre el reciente experimento para encontrar (¿o no?) el famoso Bosón de Higgs.

Antes de todo quien ha pensado en masa y no imagina que es algo intrínseco de las partículas, algo que sabemos que está ahi de facto. En el CENAM tenemos el patrón nacional de masa, que es un cilindro de platino e iridio de 1kg de masa. Es importante mencionar que es la única unidad que se define por medio de un objeto patrón y no por una cantidad física fundamental (por ejemplo el segundo es es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación asociada a la transición hiperfina del estado base del átomo de cesio 133). Para nuestros fines cotidianos, esto no representa ningun problema, sin embargo para algunas áreas de las ciencias básicas si. 

Dentro de la física surge la definición de masa gravitacional y masa inercial. Primeramente la masa gravitacional es una medida de la intensidad con que un cuerpo atrae a otro por la acción de la gravedad, que por cierto, usando este fenomeno fisico es como funcionan las balanzas que conocemos. La masa inercial es una medida de la resistencia que opone un cuerpo a cambiar su estado de movimiento y se determina por medio de las leyes de Newton. 

Sin embargo hasta ahora no hemos dicho nada acerca de como es que los objetos "adquieren" masa (y nos referimos a la masa inercial). Este fenómeno estaría explicado por el denominado "mecanismo de Higgs". 

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. Se trata de la única partícula predicha por el Modelo Estándar de Física de Partículas (algo así como lo mas cercano a la teoría del todo, aunque falta comprender también que es la gravedad). 

El Modelo Estándar describe las partículas elementales y sus interacciones, pero queda una parte importante por confirmar, precisamente la que da respuesta al origen 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 se conoce actualmente, por lo que tampoco habría química, ni biología, ni existiría el hombre

Las partículas subatómicas se dividen en: fermiones y bosones. Los fermiones son aquellas que componen la materia y los bosones son portadores de las fuerzas o interacciones. 

Los componentes del átomo (los electrones, protones y neutrones) son fermiones.

Por otro lado el fotón, el gluón y los bosones, son los responsables de las fuerzas electromagnética, de la fuerza nuclear fuerte y de la fuerza nuclear débil, respectivamente.

La diferencia del fotón y del gluón con el bosón es que éste último no se puede detectar directamente, ya que una vez que se produce se desintegra casi instantáneamente (del orden de 10^(-25) segundos para el boson de Higgs) dando lugar a otras partículas elementales.

Así, en el interior del anillo del LHC colisionan protones a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando se producen las colisiones en puntos donde están situados grandes detectores, la energía se libera y se generan otras partículas. Cuanto mayor sea la energía de las partículas que chocan más masa podrán tener las partículas resultantes, según la famosa ecuación de Einstein: E=mc^2.

En los años 60, varios físicos, entre ellos el británico Peter Higgs, postularon 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, y que los físicos llaman el Bosón de Higgs.

El campo de Higgs sería una especie de continuo que se extiende por todo el espacio, formado por un incontable número de bosones de Higgs. La masa de las partículas estaría causada por una fricción con el campo de Higgs, por lo que las partículas que tienen una fricción mayor con este campo tienen una masa mayor (¿se lo imaginan?).
Les dejo bibliografia por si les interesa el tema.


Referencias

Patron nacional de masa

Conversación con el Dr. Arturo Fernández (BUAP)

European Organization for Nuclear Research

The God Particle

2 comentarios:

Ernesto Guadalupe López Briceño dijo...

orale! muy interesante Ángel!
saludos

Ernesto Guadalupe López Briceño dijo...

Orale! Muy interesante Ángel!
saludos