Experimentos ven la primera evidencia de una rara descomposición del bosón de Higgs.

Una búsqueda refinada de la transformación extremadamente rara de la llamada «partícula de Dios» ha dado sus primeros resultados, proporcionando la primera evidencia de un proceso que podría insinuar la existencia de partículas desconocidas.

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El modelo estándar de la física de partículas propone que cuando estas se desplazan a través del campo de Higgs, presente en todo el espacio, experimentan resistencia y un tipo de «arrastre» que les confiere masa.

En ese sentido, el descubrimiento del bosón de Higgs —la partícula asociada a dicho campo— en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN en 2012, representa un hito crucial para respaldar el modelo estándar y validar uno de sus componentes más fundamentales.

Desde entonces, las colaboraciones de los detectores ATLAS y CMS han estado investigando diligentemente las propiedades de esta partícula única y buscando establecer las diferentes formas en que se produce y se descompone en otras partículas.

Ahora, en una conferencia que tuvo lugar en Belgrado la semana pasada, los físicos detrás del proyecto informaron que los esfuerzos finalmente han dado sus frutos, encontrando la primera evidencia del raro proceso en el que el bosón de Higgs se descompone en un bosón Z (el portador eléctricamente neutro de la fuerza débil) y un fotón (el portador de la fuerza electromagnética).

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Eventos candidatos de ATLAS (izquierda) y CMS (derecha) para un bosón de Higgs que se descompone en un bosón Z y un fotón, con el bosón Z decayendo en un par de muones. Crédito: CERN. ​

Eso es alucinante si consideramos que es un evento de aproximadamente uno en mil. O, como se predice en los libros de texto, alrededor del 0,15 % de todas las desintegraciones del bosón de Higgs.

Según el modelo estándar, esto es exactamente lo que deberíamos esperar. Y si bien esta teoría es increíblemente perspicaz, sabemos que eventualmente fallará, ya que no aborda adecuadamente la energía oscura que está expandiendo el espacio ni la curvatura del espacio-tiempo de manera similar a la gravedad.

Cualquier desviación de esta predicción podría respaldar modelos alternativos y plantear grandes interrogantes sobre nuestra comprensión de la realidad. Mejorar el mejor modelo de física que tenemos implica descubrir numerosas anomalías que en la actualidad no podemos explicar, como campos exóticos y partículas que realizan acciones sutiles y poco comunes que normalmente no podríamos detectar.

Partículas virtuales.

El decaimiento del bosón de Higgs en un bosón Z y un fotón es similar al decaimiento en dos fotones. En estos procesos, el bosón de Higgs no se desintegra directamente en estos pares de partículas. En cambio, las desintegraciones proceden a través de un «bucle» intermedio de partículas «virtuales» que aparecen y desaparecen y no pueden detectarse directamente.

«Estas partículas virtuales podrían incluir partículas nuevas, aún no descubiertas, que interactúan con el bosón. Algo que podría tener efectos muy significativos en los raros modos de desintegración del Higgs», explicó Florencia Canelli, coordinadora de física del detector CMS del CERN.

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El detector CMS utiliza un enorme imán de solenoide para doblar los caminos de las partículas de las colisiones en el LHC. ​

Por ahora esas escurridizas partículas son tan míticas como un unicornio y los resultados actuales, tal como se explicó más arriba, caen dentro del rango de lo que predice el modelo estándar.

Sin embargo, solo hay datos suficientes para que los físicos tengan una confianza moderada en que los resultados son correctos. Experimentos más grandes, tal vez utilizando una mejor tecnología, aún podrían revelar pequeñas diferencias que ocultan una gran ventana a un conjunto completamente nuevo de teorías.

«Este estudio es una poderosa prueba del modelo estándar. Con la tercera ejecución en curso del LHC y el futuro LHC de alta luminosidad, podremos mejorar la precisión de esta prueba y sondear desintegraciones de Higgs cada vez más raras», concluyó Canelli.

Fuente: https://home.cern/news/news/physics/lhc-experiments-see-first-evidence-rare-higgs-boson-decay