Física: detalles sobre el campo de Higgs y Einstein

Muchas veces, cuando hago comentarios en temas de gran nivel sobre el mundo de la física, me siento cohibido.

¿Qué hace el idiota de La leyenda de Darwan hablando otra vez de lo que no sabe? ¿Cuándo vamos a tener la oportunidad de ver cómo un tren de mercancías le pasa por encima del cráneo?

Sin embargo, creo que es bueno que los ignorantes como yo en materias de alto nivel digamos algo también. Incluso si se trata de un comentario sobre el prestigioso Instituto de Física Teórica (IFT), una entidad que, vaya por delante, admiro y valoro por su importante trabajo de divulgación. Una entidad donde hay personal de altísimo nivel, físicos reputados que tienen carreras brillantes y reconocidas.

La famosa imagen, ya icónica, de la detección de un bosón de Higgs el el Large Hadron Collider (LHC).

A mí me hubiese gustado ser como ellos. Pero yo soy hombre de letras. Eso, por supuesto, no es un agravio, ni significa que sea inferior. Pero, ¿hablar de física, y atreverme a indicar algún detalle que no acabo de ver como correcto? Es para colocarme frente a un pelotón de 200 soldados disparando diez veces sobre mí.

Esto es lo que me ha ocurrido recientemente viendo un magnífico vídeo de la profesora de física teórica Margarita García. En ese vídeo la profesora explica, con exquisito detalle, qué ocurriría si no existiese el campo de Higgs, cuya expresión es el famoso bosón de Higgs, la mal llamada “partícula de Dios”.

El vídeo es una muestra de cómo se puede explicar física de forma clara, concisa, y amena. Las explicaciones de la profesora son magistrales, y se disfruta cada minuto de su charla. Con imágenes sencillas y conceptos muy cercanos, la profesora García nos acerca el apasionante mundo del campo de Higgs, su naturaleza, y las consecuencias que tendría que no existiese.

En todas esas explicaciones se llega a un punto muy interesante: realmente, la masa del protón, y del neutrón, no son iguales. El neutrón es algo más pesado, y en estado libre tiene una vida media muy corta, decayendo en un protón, un electrón, y un antineutrino. Esto último no lo explica pero lo aclaro para que se pueda entender mejor el comentario.

Si no existiese el campo de Higgs, explica, la masa del protón sería algo mayor que la del neutrón. El protón decaería en un neutrón. El neutrón no retendría al electrón en su órbita. El átomo de hidrógeno, por lo tanto, no podría existir. Ni el universo tal como lo conocemos.

Mi reflexión.

El punto fundamental y crítico de la explicación se refiere a la masa del protón y el neutrón. ¿Qué parte de su masa es consecuencia directa del campo de Higgs? Una parte muy pequeña. ¿Por qué? Porque la masa del neutrón, y del protón, en su mayor parte, no se obtienen de la interacción de los quarks que conforman estas partículas, que son muy pequeñas. Atención, y esto es lo importante: la masa principal del neutrón y el protón derivan de la energía de los quarks y gluones que conforman la estructura interna de esas partículas.

Dicho de otro modo: la masa se obtiene en base a la energía que acumulan en sus interacciones y movimiento los tres quarks y gluones, y es esa energía la que dota de masa a las partículas. ¿Cómo? Mediante la famosa ecuación de Einstein:

La energía es igual a la masa multiplicado por la velocidad de la luz (C) al cuadrado. ¿Cierto? Depende.

¿Qué ocurre aquí? Que la profesora está acudiendo a una fórmula para explicar la masa en base a la energía del sistema formado por quarks y gluones.

Pero hay un problema: la fórmula de Einstein solo es válida, única y exclusivamente, cuando la masa de la partícula se considera y encuentra en reposo. Es decir, la fórmula famosa de Einstein es un caso muy especial de un sistema.

¿Cumple el sistema explicado por la profesora la ecuación? No. ¿Por qué? Porque el sistema que nos está mostrando no se encuentra en reposo, sino que está dotado de energía, en base al movimiento de las partículas, quarks y gluones.

¿Hay alguien en el IFT que explique esta diferencia? Por supuesto, otros de sus miembros: el profesor Álvaro de Rújula, otro brillante miembro del IFT.

La fórmula completa de E=mc2 cuando una partícula no se encuentra en reposo.

Tal como podemos ver, dentro del mismo IFT se aclara que la fórmula E=mc2 es un caso especial de una partícula. No aplica a los quarks y gluones del protón y neutrón, porque no son sistemas en reposo.

El mismo profesor aclara que debemos ser muy conscientes de la fórmula de E=mc2. Por muy famosa que sea la fórmula, por mucho que se hable maravillas de la misma, la explicación de la masa de los protones y neutrones no se puede, repito, no se puede, explicar solo con esa ecuación. Se ha de considerar la energía del sistema, y entonces sí, podemos ver cómo la interacción de esa energía con el campo de Higgs deriva en la masa principal de protones y neutrones, es decir de la materia bariónica.

Resumen.

Quede claro, una vez más, que solo estoy haciendo una observación a vídeos que son de muy alto nivel, y que por cierto, disfruto junto a cientos de miles de personas. Pero sí quería aclarar cómo, en toda explicación, a veces dejamos de lado algunos detalles que podrían llegar a ser críticos para entender de forma completa un modelo como es el campo de Higgs y su interacción con la materia.

Quedo abierto a sugerencias, críticas, debates, y fusilamientos que ustedes consideren oportuno ofrecerme. Pero por favor: no dejen de ver los vídeos, ya que son una fuente de conocimiento y riqueza cultural. Desde aquí felicito una vez más al IFT y les deseo que sigan con su magnífico trabajo. Muchas gracias.

Autor: Fenrir

Amateur writer, I like aviation, movies, beer, and a good talk about anything that concerns the human being.

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