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| Visualización de un evento candidato a WWW→ 3 leptones + neutrinos; el evento se identifica por su desintegración a un muón (línea roja), dos electrones (líneas azules) y la energía transversal perdida (línea blanca discontinua). Crédito de la imagen: CERN. |
El bosón W, llamado así por la fuerza débil, desempeña un papel crucial en la comprobación del Modelo Estándar de la física de partículas.
Aunque se descubrió hace casi cuatro décadas, sigue proporcionando a los físicos nuevas vías de exploración.
"Las mediciones de la producción de múltiples bosones electrodébiles en el LHC constituyen una importante prueba del Modelo Estándar", dijo la Dra. Jessica Metcalfe, física del Laboratorio Nacional de Argonne y miembro de la Colaboración ATLAS.
"Son sensibles a las propiedades de las autointeracciones de los bosones electrodébiles y proporcionan una prueba de la teoría electrodébil y de la cromodinámica cuántica perturbativa".
Al ser una de las partículas elementales más pesadas que se conocen, el bosón W puede decaer de varias maneras.
Los físicos de ATLAS centraron su búsqueda en los cuatro modos de desintegración de W que tienen el mejor potencial de descubrimiento debido a su reducido número de eventos de fondo.
En tres de estos modos, dos bosones W decaen en leptones cargados (electrones o muones), que llevan la misma carga positiva o negativa, y en neutrinos, mientras que el tercer bosón W decae en un par de quarks ligeros.
En el cuarto modo de desintegración, los tres bosones W decaen en un leptón cargado y un neutrino.
Los investigadores analizaron el conjunto de datos del LHC Run-2, registrado por el detector entre 2015 y 2018.
Analizaron alrededor de 20 mil millones de eventos de colisión registrados y prefiltrados por el experimento ATLAS en su búsqueda de solo unos pocos cientos de eventos esperados del proceso WWW.
Observaron el proceso WWW con una significación estadística de 8,2 desviaciones estándar, muy por encima del umbral de 5 desviaciones estándar necesario para declarar la observación.
"Esta emocionante medida también nos permite buscar indicios de nuevas interacciones que podrían existir más allá del alcance energético actual del LHC", dijeron.
"En particular, podemos utilizar el proceso de producción de WWW para estudiar el acoplamiento cuártico de bosones gauge -en el que dos bosones W se dispersan entre sí-, una propiedad clave del Modelo Estándar".
"Las nuevas partículas podrían alterar el acoplamiento del bosón gauge cuártico a través de efectos cuánticos, modificando la sección transversal de producción de WWW".
"El estudio continuado de la WWW y de otros procesos electrodébiles ofrece un tentador camino por delante".
Fuentes, créditos y referencias:
El Dr. Metcalfe y sus colegas presentaron sus resultados esta semana en la Conferencia EPS-HEP 2021.