¿Si hay 3 familias de partículas elementales, por qué no de Higgses?

¿Si hay 3 familias de partículas elementales, por qué no de Higgses?
En la Naturaleza existen tres familias de partículas elementales. Cada familia está formada por
dos tipos de quarks y dos tipos de leptones. Se cree que todas ellas adquieren masa a través
de otra partícula llamada “Higgs”. Investigadores del Departamento de Física Teórica de la
UAM han estudiado la viabilidad de que en vez de un solo Higgs, existan en realidad tres
Higgses.
La maravillosa tabla periódica de los elementos nos describe todos los átomos que existen en
el Universo. Desde un punto de vista más microscópico todavía, dicha tabla puede reducirse a
tan solo 3 partículas elementales: el quark llamado “u”, el quark llamado “d” y el electrón “e”.
Dos u y un d forman un protón y dos d y un u forman un neutrón. Combinando protones,
neutrones y electrones, conseguimos todos los átomos del Universo. Si a las partículas
elementales anteriores le añadimos otra llamada neutrino “νe”, tenemos una familia de
partículas elementales. Sin embargo, en la naturaleza existen otras dos familias más (véase la
figura A). Las tres familias están formadas por el mismo tipo de partículas, quarks (“u” y “d”, “c”
y “s”, “t” y “b”) y leptones (electrones “e”, “µ”, “τ” y neutrinos “νe”, “νµ”, “ντ”), pero las partículas
de la segunda familia son más pesadas que las de la primera y las partículas de la tercera
familia son más pesadas que las de la segunda. Nadie sabe a ciencia cierta por qué y éste es
uno de los grandes misterios que quedan por resolver en física de partículas elementales.
A
Figura A: Se reflejan las tres familias
de partículas elementales
Todo lo anterior está relacionado con el origen de las masas. Nadie sabe realmente cuál es el
mecanismo que genera las masas de las partículas elementales. La explicación más plausible
es el llamado mecanismo de Higgs (por el apellido de uno de los científicos que lo propuso). En
dicho mecanismo se postula que existe un nuevo tipo de partícula elemental, el Higgs, y que
las distintas interacciones de esta partícula con todas las demás generan sus masas. Uno de
los objetivos principales del acelerador de partículas elementales más potente del mundo, el
llamado LHC, que empezará a funcionar próximamente en el CERN (Ginebra), es
precisamente la detección del Higgs. Véase debajo una foto de Higgs (la persona) visitando
uno de los gigantescos detectores con los que se pretende detectar el Higgs (la partícula).
Ahora bien, ¿si existen tres familias de quarks y leptones, sería viable que en la Naturaleza
existiesen también tres familias de Higgses? Esta es la pregunta que se planteó el Prof. Carlos
Muñoz del Departamento de Física Teórica de la UAM, su estudiante de doctorado, Nicolas
Escudero y la investigadora postdoctoral Ana Teixeira (actualmente trabajando en el LPT de
Orsay). En una serie de tres trabajos publicados en las revistas Physical Review y Journal of
High Energy Physics, estos tres investigadores trataron de responder esta pregunta. El estudio
se llevó a cabo tanto en el contexto del modelo estándar de la física de partículas elementales,
como en sus extensiones supersimétricas y de supercuerdas. La conclusión de esta serie de
trabajos es que desde el punto de vista teórico la existencia de tres familias de Higgses es
factible. ¿Existen realmente? La respuesta nos la dará el LHC en unos pocos años.
Unidad de Cultura Científica de la Universidad Autónoma de Madrid
Campus de Cantoblanco - C/ Einstein, 3 - 28049 MADRID
Tel./Fax: +34 91 497 23 75 - Móvil: 680 608 125
e-mail: director.cultura-cientifica@uam.es – www.uam.es/cultura-cientifica
B
Figura B: Higgs, el científico que ha propuesto la explicación más plausible del mecanismo que genera las
masas de las partículas elementales. Meter Higos visita uno de los gigantescos detectores con los que se
pretende detectar el Higgs (la partícula).
Unidad de Cultura Científica de la Universidad Autónoma de Madrid
Campus de Cantoblanco - C/ Einstein, 3 - 28049 MADRID
Tel./Fax: +34 91 497 23 75 - Móvil: 680 608 125
e-mail: director.cultura-cientifica@uam.es – www.uam.es/cultura-cientifica