Un nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs

Un nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs
Investigadores del experimento ATLAS del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) han observado las primeras evidencias del bosón de Higgs desintegrándose en fermiones, los ‘ladrillos’ que forman la materia, en lugar de en bosones como se conocía hasta ahora. En el estudio han participado investigadores españoles.

La colaboración internacional del experimento ATLAS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) acaba de hacer públicas las primeras evidencias de la desintegración del recién descubierto bosón de Higgs en dos partículas denominadas tau, pertenecientes a la familia de partículas que compone la materia que vemos en el universo.

Hasta ahora los experimentos del LHC habían detectado la partícula de Higgs mediante su desintegración en otro tipo de partículas denominadas bosones, portadoras de las fuerzas que actúan en la naturaleza, mientras las evidencias de desintegraciones en fermiones no eran concluyentes.

Esta es la primera evidencia clara de este nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs, en cuyo análisis han participado investigadores españoles.

Los miembros de la colaboración ATLAS presentaron los nuevos resultados en un seminario en el CERN el pasado 26 de noviembre. En ellos se muestra por primera vez con un nivel de certeza de 4 sigma – lo necesario para proclamar una genuina observación es 5– al bosón de Higgs decayendo en dos leptones tau (representados por la letra del alfabeto griego τ). Es la primera vez que se ha medido este fenómeno en el bosón de Higgs.

El bosón de Higgs es la partícula descubierta en 2012 por los experimentos ATLAS y CMS del LHC que revela la existencia de un nuevo campo de fuerza en la Naturaleza. También llamado mecanismo de Brout-Englert-Higgs en honor a los físicos que lo propusieron (dos de ellos, Englert y Higgs, galardonados con el Nobel de Física y el Príncipe de Asturias de Investigación).

Este campo de fuerza es responsable del origen de la masa de otras partículas elementales. Sin este mecanismo para generar la masa, la materia que compone todo lo que vemos en el Universo y a nosotros mismos no se hubiera podido formar tal y como la conocemos.

Compatible con el modelo estándar

Se sabía que la partícula de Higgs se desintegra en uno de los dos tipos básicos de partículas que existen: los bosones, responsables de las interacciones (fuerzas) que se producen en la naturaleza. El mecanismo de Brout-Englert-Higgs se propuso para explicar el origen de la masa de este tipo de partículas.

Sin embargo, el modelo estándar de la física de partículas, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones, postulaba que el otro tipo básico de partículas, los fermiones, también adquirían su masa por este mecanismo.

Ahora es la primera vez que los científicos han visto claramente que el bosón de Higgs se desintegra también en este tipo de partículas, los fermiones, los 'ladrillos' que componen la materia visible en el Universo (por ejemplo, los electrones y los quarks que componen los protones de un átomo son fermiones). De hecho, los resultados obtenidos por los científicos del experimento ATLAS son compatibles con las predicciones del modelo estándar.

Estos resultados se han obtenido con los datos recopilados en 2012. A partir de su puesta en marcha en 2015 tras dos años de mantenimiento, los científicos esperan obtener muchos más datos del LHC, funcionando además a la energía para la que se diseñó.

Investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) han participado directamente en este análisis, con un papel importante en la caracterización de los sucesos de fondo, determinación de métodos estadísticos, definición de la técnica multivariante y selección de las variables de entrada, que han sido cruciales para lograr este resultado con un alto nivel de confianza estadística.

Por su parte, los investigadores del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) participantes en el experimento ATLAS trabajan en otros canales para estudiar la desintegración del bosón de Higgs en otros fermiones (quarks top y bottom).

En ATLAS también participan investigadores del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CNM-IMB-CSIC) y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM). En total, unos 200 investigadores españoles participan en el LHC, agrupados por el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

CPAN | SINC

Un nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs

Un nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs
Investigadores del experimento ATLAS del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) han observado las primeras evidencias del bosón de Higgs desintegrándose en fermiones, los ‘ladrillos’ que forman la materia, en lugar de en bosones como se conocía hasta ahora. En el estudio han participado investigadores españoles.

La colaboración internacional del experimento ATLAS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) acaba de hacer públicas las primeras evidencias de la desintegración del recién descubierto bosón de Higgs en dos partículas denominadas tau, pertenecientes a la familia de partículas que compone la materia que vemos en el universo.

Hasta ahora los experimentos del LHC habían detectado la partícula de Higgs mediante su desintegración en otro tipo de partículas denominadas bosones, portadoras de las fuerzas que actúan en la naturaleza, mientras las evidencias de desintegraciones en fermiones no eran concluyentes.

Esta es la primera evidencia clara de este nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs, en cuyo análisis han participado investigadores españoles.

Los miembros de la colaboración ATLAS presentaron los nuevos resultados en un seminario en el CERN el pasado 26 de noviembre. En ellos se muestra por primera vez con un nivel de certeza de 4 sigma – lo necesario para proclamar una genuina observación es 5– al bosón de Higgs decayendo en dos leptones tau (representados por la letra del alfabeto griego τ). Es la primera vez que se ha medido este fenómeno en el bosón de Higgs.

El bosón de Higgs es la partícula descubierta en 2012 por los experimentos ATLAS y CMS del LHC que revela la existencia de un nuevo campo de fuerza en la Naturaleza. También llamado mecanismo de Brout-Englert-Higgs en honor a los físicos que lo propusieron (dos de ellos, Englert y Higgs, galardonados con el Nobel de Física y el Príncipe de Asturias de Investigación).

Este campo de fuerza es responsable del origen de la masa de otras partículas elementales. Sin este mecanismo para generar la masa, la materia que compone todo lo que vemos en el Universo y a nosotros mismos no se hubiera podido formar tal y como la conocemos.

Compatible con el modelo estándar

Se sabía que la partícula de Higgs se desintegra en uno de los dos tipos básicos de partículas que existen: los bosones, responsables de las interacciones (fuerzas) que se producen en la naturaleza. El mecanismo de Brout-Englert-Higgs se propuso para explicar el origen de la masa de este tipo de partículas.

Sin embargo, el modelo estándar de la física de partículas, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones, postulaba que el otro tipo básico de partículas, los fermiones, también adquirían su masa por este mecanismo.

Ahora es la primera vez que los científicos han visto claramente que el bosón de Higgs se desintegra también en este tipo de partículas, los fermiones, los 'ladrillos' que componen la materia visible en el Universo (por ejemplo, los electrones y los quarks que componen los protones de un átomo son fermiones). De hecho, los resultados obtenidos por los científicos del experimento ATLAS son compatibles con las predicciones del modelo estándar.

Estos resultados se han obtenido con los datos recopilados en 2012. A partir de su puesta en marcha en 2015 tras dos años de mantenimiento, los científicos esperan obtener muchos más datos del LHC, funcionando además a la energía para la que se diseñó.

Investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) han participado directamente en este análisis, con un papel importante en la caracterización de los sucesos de fondo, determinación de métodos estadísticos, definición de la técnica multivariante y selección de las variables de entrada, que han sido cruciales para lograr este resultado con un alto nivel de confianza estadística.

Por su parte, los investigadores del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) participantes en el experimento ATLAS trabajan en otros canales para estudiar la desintegración del bosón de Higgs en otros fermiones (quarks top y bottom).

En ATLAS también participan investigadores del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CNM-IMB-CSIC) y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM). En total, unos 200 investigadores españoles participan en el LHC, agrupados por el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

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Un nuevo acelerador de partículas estudiará la naturaleza del bosón de Higgs

Un nuevo acelerador de partículas estudiará la naturaleza del bosón de Higgs 
Más de 1.000 científicos e ingenieros de 24 países del mundo, entre ellos España, han culminado el largo proceso de diseño del Colisionador Lineal Internacional (ILC), un nuevo acelerador de partículas de 31 kilómetros de longitud que podría arrojar luz sobre el bosón de Higgs o la materia oscura.

En tres ceremonias consecutivas, que tendrán lugar en Japón, Ginebra y Chicago, se entregará oficialmente el informe técnico del diseño del ILC al Comité Internacional para Futuros Aceleradores (ICFA). "La publicación del informe con el diseño supone un importante logro. Gracias al trabajo duro tenemos una máquina que podemos construir. El ILC está listo para comenzar", dijo en una nota de prensa el presidente del comité directivo del ILC, Jonathan Bagger.

El ILC, consistente en dos aceleradores de partículas lineales que acelerarán y colisionarán electrones y positrones, permitirá complementar y profundizar los resultados de las investigaciones efectuadas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) en Ginebra.

"Agradecemos al equipo del ILC este informe, y esperamos ser testigos del siguiente paso del proyecto. El informe atestigua el esfuerzo y la cooperación global que han concluido con éxito en el diseño de una máquina de esta sofisticación y escala", aseguró Pier Oddone, presidente del ICFA.

La nueva máquina dispondrá de cavidades superconductoras aceleradoras que operarán a temperaturas cercanas al cero absoluto, dando a las partículas energía de forma continua hasta que colisionen en los detectores en el centro del acelerador de 31 kilómetros.

Durante su funcionamiento, paquetes de electrones y sus antipartículas (positrones) colisionarán aproximadamente 7.000 veces por segundo a una energía total de 500 GeV (gigaelectronvoltios), creando una serie de nuevas partículas que serán reconstruidas y registradas en los detectores del ILC.

Cada paquete contendrá 20.000 millones de electrones o positrones concentrados en un área mucho más pequeña que un cabello humano, lo cual implicará una tasa muy alta de colisiones.

El ILC permitirá ofrecer una gran cantidad de datos a los científicos para medir con precisión propiedades de las partículas como el bosón de Higgs, descubierto en el LHC del CERN, o aportar más información sobre nuevas áreas de la física, como la materia oscura.

"El descubrimiento de un bosón de Higgs en el LHC convierte los motivos para el ILC incluso en más apremiantes. El ILC puede estudiar sus propiedades en detalle, será una gran máquina complementaria al LHC", dijo Sakue Yamada, director de Investigación del ILC.

Por otro lado, el director de la colaboración internacional para la creación de un acelerador lineal y uno de los padres del LHC, Lyn Evans, añadió que el informe técnico de diseño es una obra impresionante que muestra madurez, escrutinio y audacia.

"El Colisionador Lineal Internacional debe ser lo siguiente en la agenda de una física de partículas global", aseguró Evans. Por su parte, el director del proceso de diseño del ILC, Barry Barish, manifestó que el informe "dice que estamos preparados para seguir adelante".

"La tecnología existe, los hitos en I+D se han alcanzado, la física que se persigue está clara y podríamos empezar la construcción mañana", aclaró Barish. El diseño ya está listo, pero los próximos pasos aún están por dar: proponer el ILC a los gobiernos colaboradores, realizar un presupuesto creíble, decidir que efectivamente se construirá y dónde se encontrará. "Hay fuertes indicios de que Japón apostará por albergar el proyecto", agregó Barish.

EFE

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