Siete años después del anuncio de su descubrimiento, siguen las investigaciones encaminadas a descubrir los menores detalles del comportamiento del bosón de Higgs. Las colaboraciones ATLAS y CMS del CERN, en Ginebra, a las que se debe el memorable descubrimiento de 2012 y que fue posible gracias a los choques de protones en el Gran Acelerador de Hadrones (LHC), están poniendo orden en los diez mil millones de colisiones observadas durante Run 2, la segunda fase de toma de datos en el LHC, que tuvo lugar entre 2015 y 2018.

Los resultados, presentados en la Conferencia de Física de Altas Energías de la Sociedad Europea de Física (EPS-HEP), celebrada en Gante, aportan indicaciones importantes para proseguir las investigaciones en Run 3, la tercera fase de toma de datos, prevista para 2021-2023, y en la futura era del LHC, de “alta luminosidad”, a partir de 2026. Las mediciones de ATLAS y CMS señalan hasta ahora que los ritmos de producción y desintegración observados son compatibles, dentro de la actual incertidumbre estadística, con los previstos por el modelo estándar, la teoría que describe el comportamiento de las partículas elementales.

El descubrimiento del bosón de Higgs ha sido al mismo tiempo un punto de llegada y uno de salida hacia una eventual nueva física. Esta partícula elemental, predicha entre otros por el físico británico Peter Higgs en los años sesenta, es crucial en la estructura del modelo estándar, ya que forma parte del mecanismo que confiere masa a las partículas elementales. Los experimentos no pueden observar directamente el bosón de Higgs, que es muy inestable y se desintegra en un tiempo cortísimo (10–22 segundos) en otras partículas: solo es posible conocer todas sus características estudiando esos productos de su desintegración en medio de las partículas creadas en las colisiones de los protones.

Se han seguido explorando las formas de desintegración que llevaron al descubrimiento de 2012. La primera es la desintegración en dos bosones Z, las partículas intermediarias que vehiculan la interacción débil (una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, que participa en las desintegraciones radiactivas), que a su vez producen cuatro leptones (electrones o muones); la segunda, la desintegración en dos fotones. Aunque raros, estos “canales” de desintegración pueden ser identificados con facilidad, lo que permite estudiar las propiedades del bosón de Higgs.

Una medición particularmente fina de ATLAS es la que se refiere a otro tipo de desintegración del Higgs: en un par de muones, partículas que, junto los quarks encanto y extraño, forman la llamada segunda generación de fermiones. (Otros logros recientes han sido observar la desintegración del Higgs en un quark de la tercera generación, el fondo, y su producción asociada al otro quark de ese tipo, el cima).

“Este resultado muestra que ahora estamos cerca de tener la sensibilidad necesaria para comprobar las predicciones del modelo estándar también para esta rara desintegración del bosón de Higgs”, explica Karl Jacobs, portavoz de ATLAS. “Con todo, un juicio definitivo sobre la segunda generación requerirá una base de datos aún más amplia, la que el LHC proveerá en el Run 3 y en la fase de alta luminosidad”.

CMS ha presentado, a su vez, los primeros resultados de la investigación de la desintegración del Higgs en un par de quarks encanto, proceso en el que estos generan inmediatamente chorros de otras partículas.

“Identificar las partículas generadas por los quarks encanto entre los otros tipos de partículas es un gran reto”, subraya Roberto Carlin, portavoz del CMS. “Estamos muy contentos de haber mostrado que podemos afrontar este difícil canal de desintegración: hemos desarrollado nuevas técnicas de aprendizaje automático para esta tarea.”

Fuente: investigacionyciencia.es