Investigadores
del laboratorio europeo CERN han encontrado un comportamiento extraño del Bosón
de Higgs que se sale de lo que predice el Modelo Estándar de la física de
partículas.
El descubrimiento del Bosón de Higgs puso al mundo de la física patas
arriba al demostrar por primera vez la existencia de una partícula que da a la
materia su masa, algo clave para la formación de estrellas, planetas y la
aparición de la vida. Pero ahora, un equipo de físicos de
partículas ha descubierto una nueva desintegración del bosón de Higgs que
contradice las predicciones del Modelo Estándar y abre la puerta a una nueva física.
El Bosón de Higgs se descubrió en 2012 gracias al acelerador de partículas más potente
del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones
instalado en el laboratorio europeo CERN, en Ginebra. Desde entonces se han
medido muchas propiedades de esta partícula, incluida su interacción con otras
partículas o sus campos asociados, que siguen al pie de la letra las
predicciones del Modelo Estándar.
Pero queda un fleco por
investigar: la predicción teórica de que un
bosón de Higgs se desintegraría ocasionalmente y produciría un fotón (partícula
de luz) y un bosón Z, una partícula sin carga que junto con los dos bosones W
transmite la fuerza débil.
Ahora, investigadores de los laboratorios ATLAS y CMS del CERN, han usado
datos de colisiones realizados entre 2015 y 2018 para buscar esta
desintegración. El equipo ha desgranado sus descubrimientos en un artículo de la revista Physical Review Letters.
Qué han visto:
El Gran Colisionador de Hadrones del CERN es un acelerador de partículas de
alta energía que lanza protones en direcciones opuestas y los hace colisionar
en puntos específicos del detector millones de veces por segundo. En este caso,
los investigadores aseguran que la energía de la colisión de los dos protones
que analizaron fue de 13 billones de electronvoltios, justo por debajo del
máximo actual de la máquina. Esto equivale aproximadamente a la energía cinética de un mosquito medio, o de un grano de sal, viajando a un metro por segundo, explica el
equipo.
El Modelo Estándar predice que unas 15 veces por cada 10.000
desintegraciones, el bosón de Higgs debería desintegrarse en un bosón Z y un
fotón. Sin embargo, los investigadores hallaron desintegraciones de 34 veces
por cada 10.000 desintegraciones. La diferencia relativamente grande apunta,
según los científicos, a la posibilidad de una discrepancia con la teoría que
podría deberse a una nueva física.
"Este resultado tan bonito se ha obtenido junto con la colaboración
CMS. Es, de acuerdo con la predicción del Modelo Estándar, el estado final más
raro del bosón de Higgs, del que hemos visto la primera evidencia",
dijo Andreas
Hoecker, portavoz de la colaboración ATLAS.
"La desintegración se produce a través de bucles cuánticos y, por lo
tanto, es sensible a la nueva física de una manera similar, pero no exactamente
igual, a la desintegración de dos fotones que contribuyó al descubrimiento del
bosón de Higgs por ATLAS y CMS en 2012".
La respuesta puede estar en la supersimetría
Una posibilidad para esa física más allá del Modelo Estándar, aseguran,
es la supersimetría: una teoría que da solución a muchos enigmas del Modelo
Estándar y que postula una relación entre partículas llamadas fermiones y otras
llamadas bosones de distintos espines (el momento angular que pueden tener las
partículas por el mero hecho de existir).
"Este resultado es impresionante por
varias razones", añadió Monica
Dunford, investigadora del CMS.
"Experimentalmente, somos capaces de medir con mucha precisión estos
procesos tan poco frecuentes. Son una poderosa prueba del Modelo Estándar y de
posibles teorías más allá de él. Estos resultados son un anticipo de lo que
seguiremos siendo capaces de lograr".
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