En la naturaleza existen tres familias de partículas elementales. Cada familia está formada por dos tipos de quarks y dos tipos de leptones. Se cree que todas ellas adquieren masa a través de otra partícula llamada “Higgs”. Investigadores del Departamento de Física Teórica de la UAM han estudiado la posibilidad de que, en vez de un solo Higgs, existan tres.
La maravillosa tabla periódica de los elementos nos describe todos los átomos que existen en el Universo. Desde un punto de vista microscópico, dicha tabla puede reducirse a tres partículas elementales: el quark llamado “u”, el quark llamado “d” y el electrón “e”. Dos u y un d forman un protón, y dos d y un u forman un neutrón. Combinando protones, neutrones y electrones, conseguimos todos los átomos del Universo.
Si a las partículas elementales anteriores le añadimos otra llamada neutrino “ ve”, tenemos una familia de partículas elementales. Sin embargo, en la naturaleza existen otras dos familias más (véase la figura A). Las tres familias están formadas por el mismo tipo de partículas, quarks (“u” y “d”, “c” y “s”, “t” y “b”) y leptones (electrones “e”, “μ”, “τ” y neutrinos “νe”, “νμ”, “ντ”), pero las partículas de la segunda familia son más pesadas que las de la primera y las partículas de la tercera familia son más pesadas que las de la segunda. Nadie sabe a ciencia cierta por qué, y éste es uno de los grandes misterios que quedan por resolver en física de partículas elementales.
Todo lo anterior está relacionado con el origen de las masas. Nadie sabe realmente cuál es el mecanismo que genera las masas de las partículas elementales. La explicación más plausible es el llamado mecanismo de Higgs (por el apellido de uno de los científicos que lo propuso, Peter Higgs). En dicho mecanismo se postula que existe un nuevo tipo de partícula elemental, el bosón de Higgs, y que las distintas interacciones de esta partícula con todas las demás generan sus masas.
Uno de los objetivos principales del acelerador de partículas elementales más potente del mundo, el llamado Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) que empezará a funcionar próximamente en el CERN (Ginebra), es precisamente la detección del Higgs.
Ahora bien, si existen tres familias de quarks y leptones, ¿sería viable que en la naturaleza existiesen también tres familias de Higgses? Ésta es la pregunta que se planteó Carlos Muñoz del Departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, su estudiante de doctorado, Nicolas Escudero y la investigadora postdoctoral Ana Teixeira (actualmente trabajando en el LPT de Orsay). En una serie de tres trabajos publicados en las revistas Physical Review y Journal of High Energy Physics, estos tres investigadores trataron de responder esta pregunta. El estudio se llevó a cabo tanto en el contexto del modelo estándar de la física de partículas elementales, como en sus extensiones supersimétricas y de supercuerdas. La conclusión de esta serie de trabajos es que desde el punto de vista teórico la existencia de tres familias de Higgses es factible. ¿Existen realmente? La respuesta nos la dará el LHC en unos pocos años.
Este científico liderara a partir de 2026 el mayor laboratorio de física de partículas del mundo. Mark Thomson tendrá el reto de impulsar proyectos de enorme envergadura, como la posible construcción de un nuevo acelerador de casi 100 kilómetros de longitud, que transformaría el panorama de la física.
Investigadores del Instituto de Física Corpuscular han logrado medir en el laboratorio la formación de un elemento clave en la evolución de la composición química de los elementos pesados. Un isótopo de este elemento, el Plomo-204, se produce en estrellas gigantes rojas, responsables de la creación de la mitad de los elementos más pesados que el hierro en la naturaleza.
