Acercándonos al bosón de Higgs (III)

(Esta es la tercera y última parte de este artículo. Te aconsejo leer antes las partes primera y segunda.)

Los portavoces de los equipos de ATLAS y CMS, en su informe del pasado diciembre sobre los datos de los diversos modos de desintegración del bosón de Higgs, mostraron picos de masa que concuerdan con un Higgs de unos 126 GeV de masa. No obstante, tales picos pueden también corresponder a fluctuaciones estadísticas de 2,3 desviaciones estándares para ATLAS y 1,9 desviaciones estándares para CMS.

Así que, ¿cuál es la situación actual? Aparte de apuntar a una posible masa del bosón de Higgs cercana a 126 GeV, las colaboraciones de ATLAS y CMS ya han reducido significativamente el rango de masas permitido para el bosón de Higgs en el modelo estándar. De este modo, si existe, el Higgs debería tener una masa entre 115,5 GeV y 127 GeV.

No obstante, los datos actuales no son concluyentes; en principio, harán falta todas las medidas tomadas durante 2012 para obtener una señal estatísticamente significativa para la masa del bosón de Higgs. Pero, si esto sucede, ¿podríamos decir que hemos descubierto el bosón de Higgs? Estrictamente hablando, no. Si la señal coincide con lo que se espera, lo más que podemos decir es que la señal está en concordancia con la del bosón de Higgs del modelo estándar, pero haría falta confirmar con más datos que las propiedades de la nueva partícula se corresponden con las que se esperan del Higgs. Si la señal se desvía significativamente de lo esperado (o si la relevancia estatística de la señal se reduce enormemente después de analizar los datos del 2012 del GCH), entonces se podrá excluir la existencia del bosón de Higgs del modelo estándar en todo el rango de masas que le es permitido, en cuyo caso el mecanismo de ruptura de simetría más sencillo empleado por el modelo estándar tendrá que ser reemplazado por dinámicas de ruptura de simetría más complicadas. En cualquier caso, seguro que este año será importante para la física de partículas.

Este artículo es una continuación de Acercándonos al bosón de Higgs (II).
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Fuentes:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i2/p16_s1
http://physics.aps.org/articles/v5/32

Acercándonos al bosón de Higgs (II)

(Para ver la primera parte de este artículo, pincha aquí.)

El bosón de Higgs no tiene carga ni espín y su masa sólo puede obtenerse a partir del experimento. Otras medidas previas en otros aceleradores, junto con predicciones teóricas para estos experimentos, habían situado la masa del bosón de Higgs entre 114 y 156 GeV; a modo de comparación, el protón pesa aproximadamente 1 GeV. (Como es normal en la física de partículas, la masa se suele dar en términos de su equivalente energético). Por lo tanto, esta ha sido la región de masas en la que se han centrado los enormes detectores ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (GCH) en su búsqueda del bosón de Higgs que comenzó a principios del año 2010.

Si un bosón de Higgs se produce en una colisión de alta energía, la teoría predice que sería extremadamente inestable y se desintegraría en partículas elementales más ligeras. El modelo estándar nos da las probabilidades relativas de que un bosón de Higgs se desintegre en un conjunto concreto de partículas. Y es un exceso de estas partículas frente a los sucesos de fondo (todos los demás procesos que pueden dar lugar a las mismas partículas finales sin necesidad de que haya un bosón de Higgs) lo que los físicos de partículas intentan medir.

En la región de masa antes mencionada, los únicos modos de desintegración que tendrían velocidades de detección y resolución de masa adecuadas son la desintegración en pares de fotones y la desintegración en cuatro leptones (electrones o muones) a través de dos bosones Z. Aunque con menor resolución, también se puede obtener información de la desintegración en un par de bosones W.

Pero, ¿cuál es la situación actual en cuanto al Higgs? ¿Qué pasaría si los experimentos excluyen su existencia? Puedes descubrir la respuesta a estas preguntas en el último capítulo de este artículo: Acercándonos al bosón de Higgs (III).

Este artículo es una continuación de Acercándonos al bosón de Higgs (I).
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i2/p16_s1

Acercándonos al bosón de Higgs (I)

En diciembre del 2011, representantes de los dos equipos que trabajan en el laboratorio del Gran Colisionador de Hadrones (GCH o LHC por sus siglas en inglés) anunciaron el estado en que se encontraban sus búsquedas del bosón de Higgs. Y el informe fue bastante halagüeño. Pero, antes de nada, ¿qué es el bosón de Higgs?

En el modelo estándar de la física de partículas, el campo cuántico del bosón de Higgs rompe la simetría subyacente que une las interacciones electromagnéticas y débiles. Los mediadores de la fuerza débil (los bosones W^± y Z⁰) tienen una masa unas cien veces mayor que la del protón, mientras que los fotones, que median la fuerza electromagnética, no tienen masa. Basándose en principios de simetría, se hubiera esperado que tanto las partículas W y Z como los fotones (a los que, junto a los gluones, se les llama de forma colectiva bosones de gauge) no tuvieran masa. De este modo, para generar la ruptura de simetría requerida, hay que inventar un nuevo grupo de partículas e interacciones que serán las que permitan explicar el origen de la masa de las partículas elementales.

La forma más fácil de hacer esto es, según el modelo estándar, mediante la existencia de una partícula llamada bosón de Higgs. La teoría predice las interacciones de este bosón con los quarks, leptones y bosones de gauge del modelo estándar; sin embargo, su masa es un parámetro libre que sólo se puede determinar a través del experimento. Y aquí es donde entran los colisionadores de partículas, en especial en estos momentos, el GCH.

Ahora bien, ¿dónde buscar el bosón de Higgs? ¿Qué dice el informe del GCH/LHC? ¿Qué pasaría si no se encuentra?
Para saber más del bosón de Higgs, continúa leyendo Acercándonos al bosón de Higgs (II).

Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i2/p16_s1