Un proyecto Fondecyt le permitir� al Dr. Antonio C�rcamo trabajar en el establecimiento de nuevas teor�as para responder a diversas preguntas a�n abiertas en el modelo est�ndar y que mantienen su vigencia a pesar de la confirmaci�n de la existencia del Bos�n de Higgs.
El descubrimiento del Bos�n de Higgs, en julio del a�o 2012, cerr� una etapa en las investigaciones de los f�sicos de part�culas pero una serie de temas a�n por descifrar mantienen en alerta a los cient�ficos del mundo.
En Chile, el Investigador Joven del Departamento de F�sica de la Universidad T�cnica Federico Santa Mar�a y Doctor en F�sica, Antonio C�rcamo, se adjudic� un proyecto Fondecyt de Iniciaci�n para desarrollar su investigaci�n titulada �Multi Higgs Models with discrete Flavour symmetries�.
El objetivo de este proyecto es �estudiar las implicaciones de diferentes teor�as que van m�s all� del modelo est�ndar de f�sica de part�culas, en las masas y mezclas de fermiones elementales (quarks y leptones)�, se�ala el Dr. Antonio C�rcamo, qui�n explica que una de las problem�ticas con el modelo est�ndar es que ��ste no explica la jerarqu�a de masas de los fermiones elementales, es decir, de los quarks y los leptones, y tampoco explica los �ngulos de mezcla de las diferentes familias de fermiones�.
Agrega que �en el modelo est�ndar no se explica por qu� los �ngulos de mezcla entre las familias de quarks son peque�os mientras que dos de los �ngulos de mezcla entre las familias de leptones son grandes y uno es peque�o. Tampoco el modelo est�ndar explica por qu� hay tres familias de fermiones elementales�. En el modelo est�ndar, el problema de la jerarqu�a de masas de los fermiones elementales se traslada al problema de la jerarqu�a en la intensidad de las interacciones de dichas part�culas con el bos�n de Higgs.
�Las part�culas elementales adquieren masa mediante la interacci�n con el bos�n de Higgs y dicha masa es directamente proporcional a la intensidad de dicha interacci�n. Un electr�n al moverse en el campo de Higgs siente una fricci�n o resistencia a su movimiento, la cual corresponde a su masa. El quark top interact�a muy fuertemente con el bos�n de Higgs; la intensidad de su interacci�n con el campo de Higgs es un mill�n de veces m�s fuerte que la del electr�n, y su masa es de alrededor de un mill�n de veces mayor que la del electr�n. El fot�n no interact�a con el Higgs, y su masa es nula�.
En ese sentido, su investigaci�n se plantea como una extensi�n del modelo est�ndar de f�sica de part�culas. �Uno trata de explicar las jerarqu�as de masa y �ngulos de mezcla entre las familias de los fermiones elementales, entonces hay diferentes posibilidades que uno puede explorar. Adem�s, uno tiene que asumir que aparte del Bos�n de Higgs descubierto hay otros bosones m�s pesados as� como tambi�n, en algunos casos, suponer la existencia de fermiones ex�ticos (quarks y leptones ex�ticos) muy pesados, los cuales todav�a no han sido descubiertos�. Las masas de dichas part�culas y la intensidad de sus interacciones con el resto de part�culas quedar�n restringidas por observables, como por ejemplo la probabilidad de decaimiento del bos�n de Higgs a pares de fotones y la raz�n entre las masas de los bosones W y Z, portadores de la interacci�n electrod�bil�.
�Lo que yo espero es encontrar una teor�a que permita dar con una simetr�a discreta entre las part�culas elementales y que permita predecir la jerarqu�a de masa y los �ngulos de mezcla entre las familias de fermiones y que tenga el menor n�mero posible de par�metros. Una teor�a predictiva tiene menor cantidad de par�metros que de observables. Entonces lo que yo busco es explorar diferentes posibilidades, para ver cu�l es la teor�a m�s consistente con los resultados experimentales�, explica.
El Higgs y el futuro
A juicio del Dr. C�rcamo, la determinaci�n de la existencia del Bos�n de Higgs vino a confirmar el actual modelo de la f�sica de part�culas. �Lo que no se sabe hasta el momento es si este bos�n es parte del modelo est�ndar de f�sica de part�culas o si pertenece a una teor�a m�s complicada, que tiene otras part�culas adicionales m�s pesadas que no se han descubierto hasta el momento. Tampoco se sabe si el bos�n de Higgs es una part�cula elemental o una part�cula compuesta. Adem�s, el modelo est�ndar carece de un mecanismo que explique por qu� la masa del bos�n de Higgs es 126 GeV, es decir 126 veces la masa del prot�n. Hay que tener en cuenta que la escala hasta la cual se supone que el modelo est�ndar es v�lido es 17 �rdenes de magnitud mayor y las correcciones cu�nticas a la masa del bos�n de Higgs en este modelo dependen cuadr�ticamente de dicha escala�.
Respecto a los nuevos horizontes que abri� este descubrimiento, el investigador cree a�n queda mucho por explorar, �pienso que en unos a�os, cuando se aumente la energ�a del gran Colisionador de Hadrones, se podr� confirmar o descartar la existencia de part�culas adicionales al Bos�n de Higgs�.
Pero las interrogantes por resolver no se quedan solo en ese tema, ya que el modelo est�ndar tiene, en opini�n del experto, otros vac�os, como por ejemplo �ste no provee una explicaci�n para la materia oscura ni para la energ�a oscura. Sabemos que �la materia visible, es decir la materia contenida en las galaxias del universo corresponde al 5% de la materia del universo, mientras que el 20% del universo es de materia oscura. La existencia de la materia oscura se postul� para poder suministrar una explicaci�n te�rica de las curvas de rotaci�n de las galaxias que sea consistente con las observaciones�.
�Por otro lado, para explicar la expansi�n del universo se necesita un 75% m�s de energ�a que la predicha con las teor�as de gravitaci�n de Einstein. A esta energ�a se le llama energ�a oscura. Hasta el momento no se ha determinado cu�l es la part�cula que corresponde a la materia oscura. Hay varios candidatos a materia oscura, como por ejemplo los neutrinos y los bosones de Higgs pesados. Dado que una part�cula candidata a materia oscura debe interactuar d�bilmente con las part�culas conocidas, podr�a existir la posibilidad de que bosones de Higgs adicionales que todav�a no han sido descubiertos tengan las caracter�sticas para ser candidatos a materia oscura. Probablemente las part�culas m�s pesadas pueden ser candidatas a materia oscura, es un tema que hay que investigar�, finaliza.
Fuente: UTFSM / Comunicaciones - 09/01/2014
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