Hallazgos del físico británico Peter Ware Higgs sirvieron para sumar información, por ejemplo, sobre los bosones Z y W.
Bosón es un término empleado en el campo de la física de partículas que permite identificar a una partícula elemental capaz de ejercer una interacción que involucre a fermiones. En este contexto conviene recordar que un fermión también es una de las partículas elementales, en este caso con la particularidad de que su espín únicamente adopta valores de carácter semientero, como sucede con los electrones y protones.
Según se advierte al repasar los orígenes de este concepto, el físico teórico y matemático Paul Dirac eligió imponer la idea de bosón como homenaje o reconocimiento a Satyendra Nath Bose, un físico de origen indio que selló las bases para el desarrollo tanto de la llamada estadística de Bose-Einstein como del marco teórico del condensado de Bose-Einstein. Al respecto hay que mencionar que Bose tuvo ayuda y cooperación de Albert Einstein en sus investigaciones, por ese motivo figuran ambos apellidos.
Para profundizar los saberes en torno a los bosones hay que dar cuenta de su espín entero, explicar que no se cumple con ellos el principio de exclusión de Pauli y que se observa simetría en la función de onda cuántica destinada a describir sistemas de bosones en relación al intercambio de partículas.
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ResumenTipos de bosón
Los bosones se distribuyen en diferentes grupos en función de las características que presentan. Hay múltiples variedades, por eso es interesante aprender a diferenciar unas de otras.
Uno de los conjuntos es el de los bosones compuestos. En él aparecen los mesones, que poseen espín entero y responden a la fuerza nuclear fuerte, por ello se los cataloga como hadrones.
Existen, asimismo, los bosones gauge, que son señalados como bosones vectoriales por poseer un espín 1 y actúan como portadores de alguna de las fuerzas fundamentales. De esta familia forman parte el gluón, el fotón, el bosón Z y el bosón W. De acuerdo al modelo estándar de física de partículas, los fotones se asocian con el electromagnetismo (o interacción electromagnética) y los bosones Z y W son mediadores de la interacción débil, así como los gluones hacen lo propio como portadores de la interacción fuerte.
El gravitón, suponen los expertos en el tema, podría ser mediador de la interacción gravitatoria, pero ante la ausencia de fundamentos o evidencias sobre su real existencia se lo cataloga como un bosón hipotético.
Tampoco se puede pasar por alto al bosón de Higgs, un bosón escalar sin carga de color ni eléctrica que está vinculado al campo de Higgs. El nombre de ambos, como sucede incluso con el mecanismo de Higgs, lleva el apellido de un físico de nacionalidad británica llamado Peter Higgs.
El trabajo conjunto de Albert Einstein y Satyendra Nath Bose se plasmó en la estadística de Bose-Einstein, fundamental para conocer a partículas elementales como lo son, por ejemplo, los bosones.
Experimentos y descubrimientos
Desde hace numerosas décadas hay experimentos y descubrimientos centrados en diferentes clases de bosones.
En 1983, por ejemplo, a partir de un colisionador del CERN (sigla que refiere a la Organización Europea para la Investigación Nuclear) bautizado como SPS se pudo descubrir al bosón W. Hace algunas temporadas, asimismo, aprovechando datos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) fue posible medir por primera vez la masa de dicho bosón.
En 2021, por añadir otro dato revolucionario, un equipo constituido por especialistas de la Universidad de Aveiro y del Instituto Gallego de Física de Altas Energías concluyó que la poderosa y masiva colisión protagonizada por más de un agujero negro que ocasionó una onda gravitacional identificada como GW190521 podría ser explicada como consecuencia de la fusión de unas estrellas de bosones, fenómeno que serviría incluso como prueba de la presencia de materia oscura.
Más cerca en el tiempo, de igual modo, investigadores intervinientes en los experimentos ATLAS y CMS impulsados por el CERN reunieron certidumbres acerca de una desintegración extraña del bosón de Higgs, el cual termina descomponiéndose en un fotón y en un bosón Z.
Investigando al bosón de Higgs podrían develarse misterios acerca de la materia oscura presente en el universo.
Teorías y modelos asociados a los bosones
Es posible abordar y conocer más a los bosones por medio de teorías y modelos asociados a ellos.
En el modelo estándar de física de partículas, por señalar un caso concreto, se contemplan bosones y fermiones (estos últimos se segmentan en un grupo compuesto por quarks y otro de leptones).
También la simetría de raíz hipotética llamada supersimetría, de enorme valor para la teoría de cuerdas y la de supercuerdas, vincula las propiedades de fermiones y bosones. En este contexto gana visibilidad la familia de las partículas supersimétricas (conjunto en el cual figura, por ejemplo, el neutralino) ya que a través de ella podría explicarse la presencia y el efecto de la materia oscura dentro del universo.
En la teoría cuántica de campos, por otra parte, nace la denominación de bosón vectorial. Si éste se aborda como un cuanto de un determinado cuanto, entonces se considera que es un campo de carácter vectorial. Es constructivo indicar, además, que hay compuestos a base de partículas que se clasifican como bosones vectoriales, tal el caso del mesón vectorial constituido a partir de un antiquark y un quark donde se advierte un momento angular total correspondiente a una unidad.
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