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| El acelerador de partículas Gran Colisionador de Hadrones del CERN iniciará experimentos de colisión de protones "sin precedentes". Imagen: Belish/Shutterstock.com |
El 4 de julio de 2012, las colaboraciones ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) anunciaron el descubrimiento de una partícula llamada bosón de Higgs. El descubrimiento supuso un gran avance en la historia de la ciencia y captó la atención del mundo. Ahora, diez años después del descubrimiento, las colaboraciones internacionales ATLAS y CMS en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) informan de los resultados de sus estudios más completos sobre las propiedades de esta partícula única.
Los resultados, publicados en dos documentos diferentes, muestran que las propiedades de la partícula son notablemente consistentes con las del bosón de Higgs predichas por el Modelo Estándar de la física de partículas. Los artículos también muestran cómo la partícula se está utilizando en la búsqueda de nuevos fenómenos desconocidos que podrían ayudar a arrojar luz sobre algunos de los mayores misterios de la física.
ATLAS y CMS combinan varios procesos complementarios en los que el bosón de Higgs se crea y "decae" en otras partículas para explotar plenamente el potencial de los datos del LHC para el estudio del bosón de Higgs, incluyendo sus interacciones con otras partículas.
Las colaboraciones utilizaron sus conjuntos de datos completos del LHC Run 2. Cada conjunto incluye más de 10.000 billones de colisiones protón-protón y unos 8 millones de bosones de Higgs, 30 veces más que en el momento del descubrimiento de la partícula.
Para producir el conjunto más preciso y completo de mediciones de las tasas de producción y desintegración del bosón de Higgs y la fuerza de las interacciones del bosón de Higgs con otras partículas hasta la fecha, los nuevos estudios combinan un número y una variedad sin precedentes de procesos de producción y desintegración del bosón de Higgs.
Dentro de un rango de incertidumbres que se basan, entre otras cosas, en la abundancia de un proceso concreto, todos los datos son sorprendentemente compatibles con las predicciones del Modelo Estándar. Se alcanza una incertidumbre del 6% para la fuerza de interacción del bosón de Higgs con los portadores de la fuerza débil. Comparativamente, un análisis similar utilizando todo el conjunto de datos de la Carrera 1 produjo una incertidumbre para esa fuerza de interacción del 15%.
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| De arriba a abajo, imágenes de los detectores ATLAS y CMS (Imagen: CERN) |
El portavoz de ATLAS, Andreas Hoecker, dijo:
"Después de sólo diez años de exploración del bosón de Higgs en el LHC, los experimentos ATLAS y CMS han proporcionado un mapa detallado de sus interacciones con los portadores de fuerza y las partículas de materia. El sector de Higgs está directamente conectado con cuestiones muy profundas relacionadas con la evolución del universo primitivo y su estabilidad y con el sorprendente patrón de masas de las partículas de materia. El descubrimiento del bosón de Higgs ha desencadenado un emocionante, profundo y amplio esfuerzo experimental que se extenderá a lo largo de todo el programa del LHC".
El portavoz del CMS, Luca Malgeri, dijo: "Esbozar un retrato del bosón de Higgs tan pronto era impensable antes de que el LHC comenzara a funcionar. Las razones de este logro son múltiples e incluyen las excepcionales prestaciones del LHC y de los detectores ATLAS y CMS y las ingeniosas técnicas de análisis de datos empleadas."
Los resultados también ofrecen límites estrictos sobre la interacción del bosón de Higgs consigo mismo y sobre nuevos fenómenos desconocidos más allá del Modelo Estándar, como las desintegraciones del bosón de Higgs en partículas invisibles que pueden constituir la materia oscura.
Fuentes, créditos y referencias:
The CMS Collaboration. A portrait of the Higgs boson by the CMS experiment ten years after the discovery. Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04892-x
The ATLAS Collaboration, A detailed map of Higgs boson interactions by the ATLAS experiment ten years after the discovery, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04893-w
Fuente: CERN