El bosón de Higgs y la materia oscura

Por Daniel Marín, el 11 diciembre, 2009. Categoría(s): Astronomía • Cosmología • Física ✎ 6

Tras la reciente puesta en servicio del LHC y ahora que ya es oficialmente el acelerador más energético del mundo, el primer gran acontecimiento científico que todo el mundo espera que protagonice esta maquina es la detección del bosón de Higgs. El Higgs es la última de las partículas básicas del modelo estándar que queda por descubrir y sería el causante de la mayor parte de la masa de los objetos que nos rodean, de ahí tanto interés. Pero, ¿y si se descubriese antes en el espacio?¿Sería posible?

Pues sí, de acuerdo con una teoría propuesta por Marco Taoso, un investigador del CERN. Según Taoso, el bosón de Higgs podría detectarse en el espacio mediante satélites de alta energía, como el Fermi (GLAST). La fuente de bosones de Higgs serían las colisiones de hipotéticas partículas de materia oscura en nuestra galaxia. Es probable que, de existir, estas partículas sean sus propias antipartículas, por lo que cada vez que se encuentran se aniquilan mutuamente, generando rayos gamma y partículas energéticas. Entre estas partículas podría estar el bosón de Higgs. No es la primera vez que se propone algo semejante, pero Taoso y su equipo han explicado en un reciente paper (titulado apropiadamente Higgs in space!) cómo podríamos ver la firma espectral del Higgs en la radiación gamma que llega hasta los detectores orbitales. Incluso podría ser visible con los telescopios Cherenkov terrestres como el MAGIC.

Para ello, el modelo asume que las partículas de materia oscura -denominadas en el argot astrofísico de forma genérica como WIMPs (Weakly-Interacting Massive Particles, “partículas masivas débilmente interactivas”)- deberían tener una masa de 100-170 GeV y un comportamiento determinado respecto a la interacción electrodébil (la unión del electromagnetismo y la fuerza nuclear débil a altas energías) y, en concreto, un acoplamiento con el quark cima (t). Dependiendo de la naturaleza exacta de la WIMP, en algunas aniquilaciones se debería producir un fotón gamma junto con otra partícula, que podría ser el Higgs. En cada caso, la energía del fotón dependería de la naturaleza de la otra partícula, permitiendo detectar de forma indirecta el bosón de Higgs al analizar la radiación que llega a la Tierra procedente de estas aniquilaciones.

Aunque la teoría sea correcta, el problema consiste en detectar la firma espectral del Higgs en los fotones gamma y distinguirla de otras partículas, algo que este estudio demuestra que es posible, aunque complicado, con la tecnología actual. Pero como no hay nada que perder y sí mucho que ganar (puede que un premio Nobel), varios equipos ya se han puesto manos a la obra para analizar la radiación gamma difusa de la Vía Láctea y ver si pueden detectar líneas espectrales que correspondan al bosón de Higgs (o a otras partículas), lo que a su vez permitiría conocer mucho mejor la naturaleza de la materia oscura, materia que no olvidemos forma aproximadamente el 30% de nuestro Universo.

(por cierto, hablando de Fermi, este satélite ha detectado recientemente la fuente continua de rayos gamma más intensa: una galaxia activa -el blazar 3C 454.3-, situada a siete mil millones de años luz)



¿Podrían el Fermi (arriba) o el MAGIC adelantarse al LHC en la búsqueda del Higgs?

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6 Comentarios

  1. Humm
    El Telescopio Magic está en las canarias….
    Si mal no recuerdo.

    El LCH tiene una limitación energética que impide llegar a la energía realmente necesaria. Si resulta que la lectura que se busca sería “indirecta” …
    Quizás el MAGIC sea una de las opciones vaibles. El universo si dispone de entornos donde las particulas llevan energias de la magnitud necesaria para detectarlo…

    ¿Y si,pese a todo, el Boson de Higgis no aparece?

    ¿Hay algún modelo más allá de la T. cuerdas (con todas sus familias) y el modelo standard (cuántica)?

    Da mucho “yuyu” eso de que si puedes detectar la velocidad de una particula no detectas su masa ; o al reves.
    Da mucho “yuyu” que el observador interfiera en el fenómeno.
    Todo es muy poco intuitivo. Los árboles siempre han estado ahí, cambiando. Las piedaras también, cambiando…
    ¿Cómo las ves tu ,y como las veo yo?
    ¿Y un tercero?

    Un saludo.

    Un saludo.

  2. Un apunte: el LHC tiene energía de sobra para encontrar un Higgs enmarcado dentro del MS: su límite superior de masa es 1.4 TeV.

    Sí que hay teorías “más allá” del MS, pero son probablemente aún más hipotéticas que éste (Technicolor, GUT, Kaiza-Klein…)

  3. Constantino: efectivamente, los telescopios MAGIC están en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma. Creo que David ya te ha respondido a lo más importante. Personalmente, creo que es mucho probable que el Higgs aparezca en el LHC que en el espacio, pero la naturaleza está llena de sorpresas. Si el Higgs no aparece, hay efectivamente una miriada de teorías alternativas al MS, pero cada una de ellas presenta numerosos inconvenientes teóricos.

    Un saludo.

  4. a/a David.
    Gracias.Pensaba, por las lecturas que he hecho, que El Boson de Higgis requería, para una detección directa, más energía de la que puede generar el LCH.
    Evidentemente, según veo, he leido mal. Si Daniel apoya tu punto de vista: oido cocina y a esperar a que esté a pleno rendimiento.
    Gracias.

    a/a Daniel.
    Si las otras teorias diferentes al MS (modelo Standard) presentan más inconvenientes teóricos.

    ¿De donde , o cuando, provendrá la deseada teoría unificada?

    Es curioso este universo. Estamos en él,podemos sentirlo e inventar cosas sobre él; pero usando el método científico no podemos llegar a su auténtica naturaleza.
    Siento un gusanillo en el estomago que no puedo saciar.
    Saludos.

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Por Daniel Marín, publicado el 11 diciembre, 2009
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