La masa de la materia y el bosón de Higgs

Hemos leído estos días ya varias veces que el LHC espera encontrar al bosón de Higgs, una partícula, la cual, según se nos dice, es responsable de dar masa a la materia. Muchas noticias de prensa han escrito esto, no voy a poner enlaces concretos, pero seguro que cualquiera que ha seguido un poco el tema lo ha leído así.

Ocurre que tal afirmación es básicamente incorrecta. El bosón de Higgs lo que hace es proporcionar masa a las partículas elementales. No obstante, esta masa es sólo una mínima parte de la masa total de la materia. La mayor parte de la masa de la materia viene dada por la dinámica de los quarks en en marco de la cromodinámica cuántica.

Consideremos sólo a los quarks como los principales constituyentes de la masa de la materia. La contribución de la masa del electrón es despreciable. Asumamos que los quarks tienen masa en reposo nula. Esto es, en este caso no nos hace falta el bosón de Higgs para dar masa a los quarks (en los términos de Yukawa). Al estar los quarks y gluones confinados en el protón, la masa en reposo del protón no será nula en este caso, pese a suponer nula la masa en reposo de los quarks, sino que será el equivalente energético de la energía cinética de los quarks y los gluones que se intercambian dentro del protón.

Si consideramos luego de forma más realista que los quarks tienen masa en reposo, proporcionada por el bosón de Higgs, la masa resultante del protón será el equivalente energético de la energía cinética de los quarks y los gluones que se intercambian dentro del protón, más la masa en reposo de los quarks.

La diferencia con el caso anterior es que en este segundo caso la masa es algo mayor, pero sólo en un poco por ciento. En definitiva, el bosón de Higgs da masa a las partículas elementales, pero la masa de la materia es en su mayor parte un resultado de la cromodinámica cuántica en el cuál el Higgs no tiene nada que ver.


Peter Higgs en el LHC