Las interacciones las transmiten bosones, ¿a que sí?

 

Estoy muy convencido de que si os apasiona esto de la física y en especial lo de las particulitas elementales y tal habréis oído, visto o leído que las interacciones entre las partículas se llevan a cabo intercambiando otras partículas. Pero claro luego rematan con que estas partículas son bosones, los bosones mensajeros.

Posiblemente nos limitemos a repetir lo que hemos leído o escuchado por ahí, pero… ¿por qué han de ser bosónicas las partículas que median las interacciones?

Pues tal vez sea un buen momento para intentar explicar ese detallito de una forma entendible.

Ni que decir tiene que, aunque no estéis obligados, si os ha parecido genial la entrada podéis agradecerlo votando a @Los3_Chanchitos en los Premios Bitácoras como mejor podcast del año.  Me haría tanta ilusión…  Además quedan pocas horas de votaciones así que no os daré más la brasa con el tema hasta el año que viene.  Y recordad que hace dos años que no hago campaña para el blog.  Lo mismo me animo el año que viene.

¿Qué es el Higgs?

Ahora que estamos en plena resaca del descubrimiento del Higgs en el LHC podemos preguntarnos ¿Qué es el Higgs?. Hay magníficas entradas al respecto en muchos blogs que han tratado de explicar el Higgs y su descubrimiento, valgan como ejemplos:

El Higgs en el blog de Francis

CERN encuentra el bosón de Higgs en Conexión Causal

Confirmado: El CERN encuentra el bosón de Higgs en Hablando de ciencia

En esta entrada vamos a intentar explicar qué es el Higgs, para qué es necesario y qué problemas resuelve. Intentaré hacer una discusión simple, posiblemente no tan precisa como las entradas anteriores, pero que deje entrever la importancia de este descubrimiento.

No leas esta entrada. Las partículas virtuales y el gran bulo de la divulgación

Vamos a contar mentiras:

Las interacciones están mediadas por partículas virtuales

Esta es una de las frases reina en la divulgación de la física.  Sin embargo, no es correcta y arroja una imagen que no tiene mucho que ver con la realidad (por no decir nada que ver).  En estas entradas pretendemos explicar dos cosas:

a)  Por qué está mal.

B) Por qué ha proliferado y triunfado tanto esta idea.

En esta primera entrega queremos hacer una discusión conceptual sobre los diagramas de Feynman, que son los que generan toda esta historia de partículas virtuales.  En la segunda entrega nos meteremos de lleno con estas partículas y del por qué no corresponden con elementos físicos reales.

Si esta imagen de partículas virtuales que aparecen y desaparecen y tienen propiedades casi mágicas te resulta confortable y no quieres quebraderos de cabeza.  No leas esta entrada.

Pildorazo de Partículas Elementales XII: Comparativa de interacciones

Fuerte

Bosón mensajero ->  gluones (hay 8 distintos)

Intensidad ->  1

Constante de acoplo -> 

Alcance en metros ->

Tiempo promedio de un proceso mediado por  la interacción fuerte ->

Débil

Bosón mensajero ->   , ,

Intensidad -> 

Constante de acoplo -> 

Alcance en metros ->

Tiempo promedio de un proceso mediado por  la interacción fuerte ->

Electromagnética

Bosón mensajero ->  fotón

Intensidad -> 

Constante de acoplo -> 

Alcance en metros ->

Tiempo promedio de un proceso mediado por  la interacción fuerte ->

Es curioso que la constante de acoplo de la interacción débil es mayor que la de la electromagnética, pero su intensidad es menor.  Esto puede parecer una contradicción pero no lo es, el secreto está en que los bosones mensajeros de la interacción débil son muy pesados y el fotón no tiene masa en reposo.

Pildorazo de Partículas Elementales XI: Interacciones entre Partículas

Suponemos que las interacciones se pueden describir teóricamente de acuerdo con los principios de la mecánica cuántica y la relatividad especial.

Estas interacciones, también llamadas acoplamientos, se caracterizan por una intensidad, o probabilidad de ocurrencia, que se codifica en un parámetro que se denomina constante de acoplo.

Electromagnetismo:

• Se acopla a partículas cargadas.
• La constante de acoplo electromagnética, representada por , es un número pequeño del orden de 1/137.  Esto indica que las interacciones electromagnéticas son relativamente débiles (fuerte sería si la constante de acoplo fuera del orden de 1).
• El bosón intermediario de la interacción es el fotón .  Su masa en reposo es nula.
• El alcance de la interacción es infinito.

Interacción Débil:

• Es la interacción que cambia el tipo (sabor) de las partículas.
• Tenemos una constande de acoplo llamada .
• Puede cambiar el tipo de leptones y el tipo de quarks.
• Tenemos tres bosones mensajeros y .  Su peso ronda unas 100 veces el peso del protón.
• Por lo tanto su alcance es corto.

Interacción Fuerte:

• Las partículas fundamentales que sienten la interacción fuerte son los quarks.
• Los hadrones son agrupaciones de quarks.
• Los quarks tienen una carga fuerte, denominada color. (Es la característica que les permite acoplarse a la interacción fuerte).
• Los bosones involucrados son los gluones, que son de masa nula.
• La dinámica del color es complicada y explica por qué los gluones no tienen un alcance infinito.
• La constante de acoplo es