
Spanish: 
Bien, Johandri Barrios nos formula la
siguiente pregunta:
Si el bosón de Higgs explica la masa de las partículas,
¿cómo sería su interacción con objetos cotidianos de diferente tamaño y masas, como un lápiz o un sillón?
Bueno, como él dice, el bosón de Higgs
explica la masa de las partículas fundamentales,
los componentes más
pequeños de la materia.
Así que para entender cómo el bosón de
Higgs interactúa con objetos cotidianos, como un sillón o como un lápiz,
lo que nos tenemos que preguntar es cuáles son las partículas fundamentales
que componen el lápiz o el sillón.
Y para eso, lo que voy a hacer es empezar por la
estructura atómica
y ver cuáles son las partículas elementales que componen los
átomos.
Los átomos, como sabéis, están constituidos por protones y neutrones,
que están concentrados dentro del núcleo atómico,

English: 
Ok, Johandri Barris is asking us:
If the Higgs boson explains the mass of particles
how is its interaction with familiar objects of different sizes, like a pencil or an armchair?
Well, as he explains, the Higgs boson explains the mass of fundamental particles,
the smallest components of matter.
So, to understand how the Higgs boson interacts with familiar objects, like an armchair or a pencil,
we must ask ourselves what are the fundamental particles
making up a pencil or an armchair.
For that, let me start with the structure of the atom
to see the elementary particles making up atoms.
Atoms, you know, are made up of protons and neutrons,
which are located inside the atomic nucleus,

English: 
with electrons moving around them.
These electrons are elementary particles,
and acquire their mass via their interaction with the Higgs field.
But this is a very small mass,
the interaction is feeble and the electron mass
is some 2000 times lighter than the proton mass.
So the mass of the atoms, the mass of the armchair or the mass of the pencil,
basically concentrates on the protons and neutrons composing the atomic nucleus.
Protons and neutrons are fairly similar particles,
the proton has positive electric charge, and the neutron has no electric charge, but otherwise they're very much alike
The neutron mass is slightly larger than the proton mass,
but just slightly, they differ in one part in a thousand.

Spanish: 
y tienen además también electrones que se mueven a su alrededor.
Estos electrones son partículas elementales,
y adquieren su masa a través de la interacción con el campo de Higgs.
Pero tiene una masa muy pequeñita;
la interacción es muy débil y la masa del
electrón
es unas 2000 veces más pequeña que la masa del protón.
De manera que la masa de los átomos, la masa del sillón o la masa de lápiz,
está básicamente concentrada en los protones y los neutrones que forman el núcleo atómico.
Los protones y los neutrones son objetos muy parecidos:
el protón tiene carga eléctrica positiva, el neutrón no tiene carga eléctrica, pero
por lo demás se parecen mucho.
La masa del neutrón es un poquito más
pesada que la masa del protón,
pero muy poquito: difieren en una parte en mil.

English: 
To give you an idea of the amounts we are discussing,
in a kilogram of mass
there are 10^{27} proton masses.
Protons and neutrons, as opposed to electrons, are not elementary particles,
they have substructure, they are composite.
They are made up of particles known as quarks and gluons,
and the theory describing the behavior of these elementary particles,
quarks and gluons, is known as the strong interaction,
described by Quantum ChromoDynamics, QCD for short.
QCD is a close cousin of another theory we know very well,
electromagnetism.
To get some intuition about QCD,

Spanish: 
Para que os hagáis una idea de las
cantidades de las que estamos hablando,
en un kilogramo de masa
tenemos 10^{27} masas de protón.
Los protones y los neutrones, a diferencia de los electrones, no son partículas elementales:
tienen estructura, están compuestos.
Y están compuestos por unas partículas elementales que se conocen como quarks y gluones,
y la teoría que nos permite entender cómo se comportan estas partículas elementales,
los quarks y los gluones, es lo que conocemos como interacción fuerte,
que también se llama Cromodinámica Cuántica y las siglas en inglés son QCD.
Bien, la QCD es una pariente próxima, una hermana, de una teoría que conocemos muy bien,
y que es el electromagnetismo.
Y para que os hagáis una idea respecto a
la QCD,

English: 
quarks would be the analogues of electrons in electromagnetism,
and gluons would be analogous to the particles of light, the photons, in electromagnetism.
In nature there are six different kinds of quarks,
but to understand the structure of protons and neutrons,
it's enough to consider only two,
known as the up quark and the down quark.
The proton is composed of two "u" quarks and one "d" quark.
The neutron is instead made up of two "d" quarks and one "u" quark.
These quarks are hold together inside the proton by some "glue",
motivating the name "gluon"
for the particles gluing quarks together.
These particles are all inside this box which is the proton.
Ok, so to understand how the proton interacts with the Higgs field,

Spanish: 
los quarks serían análogos a lo que son los electrones en el electromagnetismo,
y los gluones son análogos a lo que son las partículas de luz, los fotones en el electromagnetismo.
En la naturaleza hay seis tipos distintos de quarks,
pero para entender cómo es la estructura
de los protones y los neutrones
nos basta con considerar sólo dos de esos tipos,
que es lo que conocemos como el quark up y el cual down.
El protón es un objeto que está constituido por dos quarks de tipo "u" y un quark de tipo "d".
El neutrón, por el contrario, tiene dos quarks de tipo "d" y un solo quark de tipo "u".
Estos quarks se mantienen unidos dentro del protón gracias al "pegamento",
("glue" en inglés quiere decir "pegamento")
al pegamento que proporcionan los gluones.
Están metidos dentro de esta cajita que es el protón.
Bien, para entender cómo el protón interacciona con el campo de Higgs,

English: 
we have to check
the interaction of the Higgs field with the particles making up the proton,
the elementary particles composing the proton
The gluon has not direct interaction with the Higgs field,
the gluon is massless, it doesn't talk directly with the Higgs field.
The "u" and "d" quarks do have interaction with the Higgs field,
but it's very feeble, almost as feeble as that of the electron.
In fact, the masses of the up and down quarks...
well, they would add up to at most 1% of the total mass of the proton.
Let me consider a thought experiment,
in which we turn off
the interaction of the Higgs with the up and down quarks,
so that we take these quarks are not interacting with the Higgs field,
and are therefore massless.
We physicists can carry out these "experiments" in our computational clusters,

Spanish: 
lo que tenemos que hacer es analizar
cómo interacciona con el campo de higgs las partículas que componen el protón,
las partículas elementales que componen
el protón.
El gluón no tiene interacción directa con el campo de Higgs,
el gluón tiene masa cero, no se habla
directamente con el campo de Higgs.
Los quarks los quarks "u" y "d" sí que tienen interacción, sí que interaccionan con el campo de Higgs,
pero lo hacen muy débilmente, casi tan débilmente como el electrón;
de hecho, las masas del up y del down...
bueno, sumarían como mucho un 1% de la masa total que tiene el protón.
Me vais a permitir que haga un experimento imaginario
en el que voy a desenchufar
la interacción del Higgs al quark up y
al quark down,
de manera que voy a suponer que estas partículas no interaccionan con el campo de Higgs,
y por lo tanto su masa es cero.
Los físicos podemos hacer este tipo de "experimentos" en nuestros laboratorios numéricos,

English: 
and if we carry out this "experiment" in which all particles making up the proton are massless,
and we compute the mass of this "fake proton",
we obtain that the mass is almost identical to the actual mass of a real proton.
More than 90% of the mass of a real proton
comes from this fake world in which particles have no interaction with the Higgs field and are massless.
So the armchair and the pencil interact with the Higgs field through their elementary particles,
but their mass, the mass of the armchair, has little to do
with the way the particles interact with the Higgs field.
So, where is the mass coming from?
To explain that, let me use an intuitive picure
that we physicists like very much,
although it's just a picture.
Let's think that the proton is an elastic bag

Spanish: 
y si hacemos este "experimento" en el que todas las partículas que forman el protón tienen masa cero,
y calculamos cuánto vale la masa de ese protón imaginario,
vemos que prácticamente es igual a la masa del protón real,
un 90%... más de un 90% de la masa del protón real
"vive" en este mundo en el que las partículas no interaccionan con el campo de Higgs y no tienen masa.
Así que el sillón y el lápiz interaccionan con el campo de Higgs a través de sus
partículas elementales,
pero su masa, la masa del sillón, tiene muy poquito que ver
con la forma en la que estas partículas interaccionan con el campo de Higgs.
¿A qué se debe la masa, entonces, de esas partículas?
Para explicar a qué se debe la masa de esas partículas voy a utilizar una imagen pictórica,
que a los físicos nos gusta,
aunque, bueno, no es más que una imagen pictórica,
y es suponer que el protón es una bolsa elástica

Spanish: 
que tiene contenidas a estas partículas en su interior.
Estas partículas se mueven libremente en
el interior del protón...
no tan libremente, porque si intentan escapar, la bolsa elástica se estira pero los devuelve al interior.
De manera que decimos que están confinados a moverse dentro de esa bolsita que es el protón.
Estos objetos que se están moviendo ahí dentro tienen energía,
precisamente porque se están moviendo dentro del protón,  rebotan contra la bolsa
elástica...
y esa energía, a través de una fórmula muy famosa que todos conocéis,
que es la fórmula de Einstein, es equivalente a massa.
Así que la masa del protón no tiene que ver con la interacción con el campo de
Higgs,
es una masa que viene exclusivamente, o casi exclusivamente,
de la energía que tienen todas las partículas que se están moviendo confinadas dentro del protón.
Así que la masa del protón es básicamente energía,
energía debida a las interacciones fuertes,

English: 
with all those particles inside.
These particles move freely inside the proton...
almost freely, because if they try to escape, the elastic bag stretches but pulls them back inside.
We say that they are confined to move inside this little bag which is the proton.
These objects moving there have energy
precisely because they are moving inside the proton, bouncing off the bag,...
and this energy, via a famous formula you all know,
which is Einstein's formula, is equivalent to a mass.
So the mass of the proton has nothing to do with the interaction with the Higgs field,
it's a mass coming exclusively, or almost exclusively,
from the energy of the confined particles moving inside the proton.
So the mass of the proton is essentially energy,
energy from the strong interactions,

English: 
of gluons and quarks with strong interactions inside the proton.
Ok, this answers the question of
how the armchair and the pencil interact with the Higgs field;
there's interaction through their elementary particles,
but their mass is not determined by this interaction.
Their mass has a different origin.
What I'd like to do next is to explain
howe this interaction is nevertheless very important
for the armchair to be as it is, the pencil to be as it is, and the universe to be as it is.
For that, I'm going to
use this tiny energy difference between the neutron and the proton.
I've told you that the neutron is slightly heavier than the proton.
This is due to the different composition of the neutron and proton in terms of quarks.
The proton has two up quarks and one down quark,

Spanish: 
a los gluones y los quarks que interaccionan fuertemente dentro del protón.
Bien, con esto he contestado un poquito a la pregunta de
cómo interacciona el sillón y cómo interacciona el lápiz con el campo de Higgs;
interaccionan a través de sus partículas fundamentales,
pero su masa no está determinada por esa interacción.
La masa tiene otro origen diferente.
Lo que voy a hacer ahora para terminar es explicaros un poco
cómo esa interacción, a pesar de todo, es muy relevante
para que el sillón sea como es, para que el lápiz sea como es, y para que el universo sea como es.
Y para eso, lo que voy a hacer va a ser
utilizar esta pequeñita diferencia de masa entre el neutrón y el protón.
Os he dicho que el neutrón es un poquito más pesado, muy poquito más pesado, que el protón. o
Y esto se debe a la distinta composición de quarks que tienen el neutrón y el protón.
El protón tiene dos quarks up y un quark down,

Spanish: 
y el neutrón tiene dos quarks down y un quark up,
y sabemos que la interacción con el campo de Higgs es de tal forma
que la masa del quark down es un poquito más grande que la masa del quark up.
Y eso tiene como consecuencia que el neutrón sea un poquito más pesado que el protón.
¿Qué ocurre en este mundo imaginario que yo me he inventado
en el que la masa del up es igual a la masa del down y es cero?
En ese mundo imaginario que yo me he
inventado, el protón es un poquito más pesado que el neutrón,
y es un poquito más pesado que el neutrón porque tiene carga eléctrica,
y las interacciones electromagnéticas hacen que tenga un poquito más de masa.
Y este hecho, el hecho de que el protón sea un poco más pesado que el neutrón
cambia completamente el mundo.

English: 
the neutrons has two down quarks and one up quark.
And we know that the interaction with the Higgs field is such that
the down quark mass is slightly larger than the up quark mass.
A consequence of this is that the neutron is slightly heavier than the proton.
What happens in this fake world I made up,
in which the up and down quark masses are taken to be zero?
In this fake world, the proton is slightly heavier than the neutron,
and that's because it has electric charge,
and the electromagnetic interactions increase its internal energy, its mass.
The fact that the proton is slightly heavier than the neutron
changes the world completely.

Spanish: 
De hecho, cambia completamente por ejemplo la estructura del átomo de
hidrógeno.
Sabéis que el átomo de hidrógeno está formado
por un único protón en el centro, en el núcleo,
y un único electrón bailando a su alrededor,
y estos dos objetos están ligados formando el átomo de hidrógeno
debido a la atracción electromagnética entre estas dos partículas cargadas.
Ahora bien, si el protón es más pesado que el neutrón, el protón es inestable.
A la naturaleza le gusta buscar mínimos energía.
Entonces el protón decae en un neutrón,
y el neutrón es neutro, como su nombre indica, no tiene carga eléctrica,
y por tanto no es capaz de mantener al electrón atrapado dentro de un átomo de
hidrógeno.
Y el electrón vuela fuera del átomo y los átomos de hidrógeno ¡no existen!
Hay muchas consecuencias ligadas a cómo las partículas elementales
interaccionan con el campo de Higgs.
Otra muy particular es por ejemplo lo que ocurre con el electrón.

English: 
It in fact changes the structure of the hydrogen atom.
You know the hydrogen atom is composed
of a single proton in the middle, the nucleus,
and a single electron dancing around it.
These two objects are bound, forming the hydrogen atom,
due to the electromagnetic interaction between the two charged particles.
Now if the proton is heavier than the neutron, the proton is unstable.
Nature like to roll to states of minimum energy.
So the proton decays into a neutron,
and the neutron is neutral, as its name says, it has no electric charge,
and so cannot keep the electron in the hydrogen atom.
The electron flies off the atom, and hydrogen atoms just don't exist!
There are many consequences of the way elementary particles
interact with the Higgs field.
Another very interesting one is what happens with the electron.

Spanish: 
Os he dicho que el electrón captura su masa por su interacción con el campo de Higgs,
Si desenchufamos la interacción del electrón al campo de Higgs,
y hacemos que el electrón no tenga masa,
este electrón es una partícula que se mueve a la velocidad de la luz;
los núcleos atómicos no son capaces de atraparlo dentro de los átomos,
y la consecuencia de eso
es que los átomos no existen en la
naturaleza, tal y como los conocemos.
Así que para concluir, respecto a la
pregunta que Johandri me ha hecho,
los sillones y los lápices y la
materia ordinaria
interaccionan con el campo de Higgs a través de sus partículas elementales.
Esa interacción no es responsable de la
masa que tengas el sillón,
pero sí es responsable de que el sillón sea como es, y que el universo en general sea tal y como lo vemos.

English: 
I told you the electron acquires its mass from its interaction with the Higgs field.
If we turn off the interaction of the electron with the HIggs field,
and we make the electron massless,
the electron is a particle moving at the speed of light,
and atomic nuclei cannot keep them inside atoms,
and the consequence
is that atoms don't exist in Nature as we know them.
To conclude, regarding the question asked by Johandri,
armchair, and pencils, and ordinary matter,
interact with the Higgs field through their elementary particles.
This interaction is not responsible for the mass of armchairs,
but is is responsible for the armchair to be as it is, and in general for the universe to be as we know it.

English: 
If it weren't for the Higgs field, the world would be very different form how we know it.

Spanish: 
Si no estuviese el campo de Higgs, el mundo sería muy distinto de como lo conocemos.
