Nuevo paso hacia la «domesticación» del bosón de Higgs

Nuevo paso hacia la «domesticación» del bosón de Higgs

Publicado por el Jun 23, 2014

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El hallazgo permite saber que la «partícula de Dios» puede descomponerse tanto en bosones como en fermiones.

Por primera vez, un grupo de investigadores del experimento CMS, uno de los cuatro principales de que consta el Gran Colisionador de Partículas del CERN, en Ginebra, ha conseguido hallar una prueba del decaimiento de un bosón de Higgs en fermiones, la familia de partículas que forma la materia sólida. Antes de este hito, un bosón de Higgs solo podía ser detectado tras su desintegración en otros bosones, partículas portadoras de energía.

«Se trata de un enorme paso adelante», explica el profesor Vincenzo Chioccia, del Instituto de Física de la Universidad de Zurich y cuyo grupo ha participado en el análisis de los datos. «Ahora sabemos que el Higgs puede descomponerse tanto en bosones como en fermiones, lo que significa que podemos descartar ciertas teorías que sostenían que el Higgs no podía emparejarse con fermiones». En el mundo de las partículas subatómicas, los fermiones forman la materia y los bosones son los portadores de las diferentes fuerzas de la Naturaleza que actúan entre los fermiones.

Según predice el modelo Estándar de la Física de Partículas (el «catálogo» de todas las diferentes «piezas» que forman la materia, la energía y sus propiedades teóricas), la fuerza con la que un bosón de Higgs interactúa con los fermiones debe ser proporcional a su masa. «Y esa predicción se ha confirmado -asegura Chioccia-. Lo cual constituye una fuerte indicación de que la partícula descubierta en 2012, se comporta, efectivamente, tal y como la teoría propone que debería comportarse el bosón de Higgs».

Análisis de experimentos del LHC

Los investigadores analizaron los datos de varios experimentos del LHC llevados a cabo entre 2011 y 2012, en los que se hallaron evidencias de que el Higgs, tras su extremadamente corta vida, podía también desintegrarse en quarks «abajo» y leptones tau, partículas que pertenecen, ambas, a la familia de los fermiones.

Los resultados revelan que la acumulación de estos decaimientos se produce alrededor de una masa concreta de la partícula de Higgs, 125 gigaelectronvoltios (GeV), con un nivel de certeza de 3,8 sigma. Lo cual significa que la probabilidad de que las mediciones no se deban en realidad al decaimiento del Higgs, sino a fluctuaciones de fondo, son apenas de una contra 14.000. En física de partículas, sin embargo, se necesita una certeza 5 sigma para confirmar un descubrimiento.

Es la «partícula de Dios»

Los investigadores de la Universidad de Zurich analizaron los datos de tres procesos diferentes de la desintegración del bosón de Higgs en leptones tau. Dada la extrema brevedad de la existencia del Higgs (1.56×10−22 segundos), éste no puede ser detectado de forma directa, sino a través de los elementos en los que decae. Los quark «abajo» y las partículas tau, sin embargo, sí que viven el tiempo suficiente (aunque también muy breve) como para ser medidas directamente por los detectores del experimento CMS.

El hito alcanzado por los investigadores es una nueva confirmación de que la partícula hallada en 2012 es, efectivamente, el bosón de Higgs, y que además éste se comporta exactamente como predicen los modelos teóricos. Un nuevo paso, pues, hacia la «domesticación» del Higgs.

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