Mediciones combinadas de producción y descomposición del bosón de Higgs en colisiones de protones con el experimento ATLAS, han añadido más piezas a este rompecabezas de la física de partículas.

El bosón de Higgs fue descubierto en 2012 por los Experimentos ATLAS y CMS en el acelerador LHC (Gran Colisionador de Hadrones) del CERN, pero su acoplamiento a otras partículas sigue siendo un enigma.

Afortunadamente, el LHC proporciona muchas ventanas para medir los acoplamientos de bosones de Higgs. Hay cuatro formas principales de producir el bosón de Higgs: a través de la fusión de dos partículas de gluón (gluón-fusión, o ggF), a través de la fusión de bosones vectoriales débiles (VBF), o en asociación con un bosón W o Z (VH) , o uno o más quarks top (ttH + tH). También hay cinco canales principales en los que los bosones de Higgs pueden descomponerse: en pares de fotones, bosones W o Z, leptones tau o quarks b. Cada uno de estos procesos proporciona información única sobre las propiedades del bosón de Higgs.

Gracias a las cantidades sin precedentes de bosones de Higgs producidos en el LHC, ahora se han observado todos los modos anteriores de producción y descomposición. En un nuevo resultado presentado por la colaboración ATLAS, utilizando los datos recopilados hasta 2017, las mediciones para cada uno de estos procesos han alcanzado el umbral de significación de cinco desviaciones estándar, más allá de las cuales se considera establecida su existencia.

Concuerdan con las predicciones del modelo estándar

Los rendimientos del bosón de Higgs para la mayoría de las combinaciones de producción y descomposición se han medido y se ha encontrado que concuerdan con las predicciones del Modelo Estándar.

La medición de las secciones transversales para cada modo de producción en las colisiones protón-protón a 13 TeV, asumiendo que las desintegraciones se producen según lo predicho por el Modelo Estándar, son las más precisas obtenidas hasta la fecha.

Los físicos también han comenzado a explorar el rompecabezas del bosón de Higgs de una manera nueva. En los últimos análisis, en lugar de contar los bosones de Higgs incluidos en los principales modos de producción y descomposición, los físicos de ATLAS han medido las topologías de bosón de Higgs por separado para regiones más pequeñas del espacio de fase: diferentes rangos de momento transversal del bosón de Higgs, números de chorros asociados y números y propiedades cinemáticas de bosones débiles asociados y quarks top.

El uso de estas piezas de rompecabezas más pequeñas, llamadas «secciones transversales de plantillas simplificadas» (STXS), permite a los físicos separar mejor el proceso de medición de la interpretación en términos de propiedades teóricas. En última instancia, proporciona una imagen más detallada de los acoplamientos de bosones de Higgs en el LHC y pruebas más estrictas del modelo estándar.

Entre las regiones STXS consideradas en el análisis, algunas ya se han medido con buena precisión en el LHC, pero hasta el momento no se ha observado ninguna desviación del Modelo Estándar. Estas mediciones permiten a los físicos mejorar aún más la sensibilidad de las propiedades de acoplamiento del bosón de Higgs a las otras partículas elementales. Además, han establecido restricciones en las nuevas teorías físicas, como el «modelo doblete de dos Higgs», que introduce bosones de Higgs adicionales, y el modelo supersimétrico hMSSM, que son más estrictos que los reportados anteriormente por ATLAS.

Estas mediciones continuarán mejorando a medida que se incluyan más datos del periodo en curso de ejecución del acelerador LHC y posteriores, lo que proporcionará una imagen aún más precisa de las propiedades del bosón de Higgs, según un comunicado del Experimento ATLAS.

Fuente: europapress.es