Investiguen noves teories més enllà del model estàndard de física de partícules

“Per explicar l’expansió de l’univers es necessita un 75% més d’energia que la predita amb les teories de gravitació d’Einstein. A aquesta energia se l’anomena energia fosca. Fins al moment no s’ha determinat quina és la partícula que correspon a la matèria fosca. Hi ha diversos candidats a matèria fosca, com ara els neutrins i els bosons de Higgs pesats. Atès que una partícula candidata a matèria fosca ha d’interactuar dèbilment amb les partícules conegudes, podria existir la possibilitat que bosons de Higgs addicionals que encara no han estat descoberts tinguin les característiques per ser candidats a matèria fosca. Probablement les partícules més pesades poden ser candidates a matèria fosca, és un tema que cal investigar”

El descobriment del Bosó de Higgs, el juliol de l’any 2012, va tancar una etapa en les investigacions dels físics de partícules però una sèrie de temes encara per desxifrar mantenen en alerta els científics del món. A Xile, l’Investigador Jove del Departament de Física de la Universitat Tècnica Federico Santa María i Doctor en Física, Antonio Cárcamo, es va adjudicar un projecte Fondecyt d’iniciació per desenvolupar la seva investigació titulada “Multi Higgs Models with discrete Flavour Symmetries”.

L’objectiu d’aquest projecte és “estudiar les implicacions de diferents teories que van més enllà del model estàndard de física de partícules, en les masses i barreges de fermions elementals (quarks i leptons)”, assenyala el Dr Antonio Cárcamo, qui explica que una de les problemàtiques amb el model estàndard és que “aquest no explica la jerarquia de masses dels fermions elementals, és a dir, dels quarks i els leptons, i tampoc explica els angles de barreja de les diferents famílies de fermions”.

Afegeix que “en el model estàndard no s’explica per què els angles de barreja entre les famílies de quarks són petits mentre que dos dels angles de barreja entre les famílies de leptons són grans i un és petit. Tampoc el model estàndard explica per què hi ha tres famílies de fermions elementals “. En el model estàndard, el problema de la jerarquia de masses dels fermions elementals es trasllada al problema de la jerarquia en la intensitat de les interaccions de les partícules amb el bosó de Higgs.

“Les partícules elementals adquireixen massa mitjançant la interacció amb el bosó de Higgs i aquesta massa és directament proporcional a la intensitat d’aquesta interacció. Un electró en moure en el camp de Higgs sent una fricció o resistència al seu moviment, la qual correspon a la seva massa. El quark top interactua molt fortament amb el bosó de Higgs, la intensitat de la seva interacció amb el camp de Higgs és un milió de vegades més forta que la de l’electró, i la seva massa és d’al voltant d’un milió de vegades major que la de l’electró . El fotó no interactua amb el Higgs, i la seva massa és nul · la “.

L’Investigador Jove del Departament de Física de la Universitat Tècnica Federico Santa María i Doctor en Física, Antonio Cárcamo. (Foto: USM)

En aquest sentit, la seva investigació es planteja com una extensió del model estàndard de física de partícules. “Un tracta d’explicar les jerarquies de massa i angles de barreja entre les famílies dels fermions elementals, llavors hi ha diferents possibilitats que un pot explorar. A més, un ha d’assumir que a part del Bosó de Higgs descobert hi ha altres bosons més pesats i també, en alguns casos, suposar l’existència de fermions exòtics (quarks i leptons exòtics) molt pesats, els quals encara no han estat descoberts “. Les masses de les partícules i la intensitat de les seves interaccions amb la resta de partícules quedaran restringides per observables, com ara la probabilitat de decaïment del bosó de Higgs a parells de fotons i la raó entre les masses dels bosons W i Z, portadors de la interacció electrofeble “.

“El que jo espero és trobar una teoria que permeti trobar una simetria discreta entre les partícules elementals i que permeti predir la jerarquia de massa i els angles de barreja entre les famílies de fermions i que tingui el menor nombre possible de paràmetres. Una teoria predictiva té menor quantitat de paràmetres que d’observables. Llavors el que jo busco és explorar diferents possibilitats, per veure quina és la teoria més consistent amb els resultats experimentals “, explica.

Segons el Dr Cárcamo, la determinació de l’existència del Bosó de Higgs va confirmar l’actual model de la física de partícules. “El que no se sap fins al moment és si aquest bosó és part del model estàndard de física de partícules o si pertany a una teoria més complicada, que té altres partícules addicionals més pesades que no s’han descobert fins al moment. Tampoc se sap si el bosó de Higgs és una partícula elemental o una partícula composta. A més, el model estàndard no té un mecanisme que expliqui per què la massa del bosó de Higgs és 126 GeV, és a dir 126 vegades la massa del protó. Cal tenir en compte que l’escala fins a la qual se suposa que el model estàndard és vàlid és 17 ordres de magnitud major i les correccions quàntiques a la massa del bosó de Higgs en aquest model depenen quadràticament d’aquesta escala “.

Pel que fa als nous horitzons que va obrir aquest descobriment, l’investigador creu encara queda molt per explorar, “penso que en uns anys, quan s’augmenti l’energia del gran Col · lisionador d’Hadrons, es podrà confirmar o descartar l’existència de partícules addicionals al Bosó de Higgs “.

Però les interrogants per resoldre no es queden només en aquest tema, ja que el model estàndard té, en opinió de l’expert, altres buits, com ara aquest no proveeix una explicació per a la matèria fosca ni per l’energia fosca. Sabem que “la matèria visible, és a dir la matèria continguda en les galàxies de l’univers correspon al 5% de la matèria de l’univers, mentre que el 20% de l’univers és de matèria fosca. L’existència de la matèria fosca es va postular per poder subministrar una explicació teòrica de les corbes de rotació de les galàxies que sigui consistent amb les observacions “.

“D’altra banda, per explicar l’expansió de l’univers es necessita un 75% més d’energia que la predita amb les teories de gravitació d’Einstein. A aquesta energia se l’anomena energia fosca. Fins al moment no s’ha determinat quina és la partícula que correspon a la matèria fosca. Hi ha diversos candidats a matèria fosca, com ara els neutrins i els bosons de Higgs pesats. Atès que una partícula candidata a matèria fosca ha d’interactuar dèbilment amb les partícules conegudes, podria existir la possibilitat que bosons de Higgs addicionals que encara no han estat descoberts tinguin les característiques per ser candidats a matèria fosca. Probablement les partícules més pesades poden ser candidates a matèria fosca, és un tema que cal investigar “, finalitza. (Font: USM / DICYT)

One response to “Investiguen noves teories més enllà del model estàndard de física de partícules

  1. Retroenllaç: Researches are investigating new theories beyond the standard model of particle physics | Biolulia European Sections·

Deixa un comentari

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out /  Canvia )

Google photo

Esteu comentant fent servir el compte Google. Log Out /  Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out /  Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out /  Canvia )

S'està connectant a %s