Por primera vez desde su descubrimiento, se observa la descomposición del bosón de Higgs en quarks fondo

Seis años después de su descubrimiento, investigadores de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) finalmente han observado al bosón de Higgs descomponerse en partículas fundamentales conocidas como quarks fondo. El hallazgo es consistente con la hipótesis de que el campo cuántico omnipresente detrás del bosón de Higgs también da masa al quark fondo.

El Modelo Estándar de física de partículas predice que aproximadamente el 60% del tiempo un bosón de Higgs se descompondrá en un par de quarks fondo, el segundo más pesado de los seis sabores de los quarks. Según los físicos del CERN, probar esta predicción es crucial porque el resultado respaldaría el Modelo Estándar, que se basa en la idea de que el campo de Higgs dota a los quarks y otras partículas fundamentales de masa, o sus cimientos y apunta a una nueva física.


Pero descubrir este canal común de descomposición del bosón de Higgs no es fácil, como lo ha demostrado el período de seis años desde el descubrimiento del bosón. La razón de la dificultad es que hay muchas otras maneras de producir quarks fondo en colisiones de protones y protones. Esto hace que sea difícil aislar la señal de desintegración del bosón de Higgs del ruido asociado con dichos procesos. Por el contrario, los canales de descomposición menos comunes del bosón de Higgs que se observaron en el momento del descubrimiento de la partícula, como la desintegración de un par de fotones, son mucho más fáciles de extraer del fondo.

La detección de la descomposición del bosón de Higgs en un par de quarks fondo se realizó combinando los datos obtenidos por equipos en ATLAS y en CMS en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, Suiza), cuyo análisis coincidió en ambos equipos. Con más datos, las colaboraciones mejorarán la precisión de estas y otras mediciones y probarán la descomposición del bosón de Higgs en un par de fermiones mucho menos masivos llamados muones, siempre atentos a desviaciones en los datos que podrían apuntar a la física más allá del Modelo estandar.

El campo de Higgs es como un océano infinito en el que nada toda la materia. Algunas partículas son como esponjas y absorben la masa a medida que avanzan lentamente, mientras que otras son tan vivaces como minúsculas y penetran a toda velocidad. De esta manera tan visual y simple exlica la teoría de Higgs por qué algunas partículas son masivas mientras que otras no. Pero no todas las predicciones de la teoría de Higgs se han probado experimentalmente todavía. Es por eso que los científicos en el experimento de CMS en el LHC están tratando de determinar cómo encaja en el delicado ecosistema de partículas.

En un artículo publicado en Physical Review Letters, los científicos informan haber observado una abundancia estadísticamente significativa de eventos en los que el bosón de Higgs se produce en asociación con dos quarks cima. Para obtener estos resultados, el experimento CMS buscó bosones de Higgs basándose en las numerosas posibles firmas que puede dejar en el detector: un quark cima se descompone casi exclusivamente en un quark fondo y un bosón W; el bosón de Higgs, por otro lado, tiene un amplio espectro de modos de desintegración, que incluyen desintegraciones en pares de quarks inferiores, bosones W, leptones tau, fotones y muchos otros. Esto lleva a una gran variedad de firmas en eventos con dos top quarks y un bosón de Higgs.

Beatriz de Vera
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.