Una observación realizada por el experimento CMS en el
CERN, publicado hoy en Physical Review Letters, conecta por primera vez las dos
partículas elementales más pesadas del Modelo Estándar. Miembros del Departamento de Física de la
Universidad San Francisco de Quito (USFQ) participaron en esta investigación
internacional.
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| Vista del solenoide magnético, elemento central del aparato CMS, durante la para técnica del experimento en el 2013. (Photo: CERN / CMS, Michael Hoch). |
El 4 de julio de
2012, dos de los experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por su
siglas en Inglés), ATLAS y CMS del CERN informaron de forma independiente el
descubrimiento del bosón de Higgs. El anuncio creó titulares en todo el mundo:
el descubrimiento confirmó la existencia de la última partícula elemental
faltante del Modelo Estándar, medio siglo después de que el bosón de Higgs
fuera pronosticado teóricamente. Al mismo tiempo, el descubrimiento marcó
también el comienzo de un programa experimental destinado a determinar las
propiedades de la partícula recién descubierta. Hoy, en Physical Review
Letters, la colaboración de CMS anuncia un hito en ese programa.
En el Modelo Estándar, el bosón de Higgs
puede acoplarse a fermiones, con una fuerza de acoplamiento proporcional a la
masa del fermión. Si bien se han observado procesos de descomposición
asociados, la descomposición en los quarks top, el fermión más pesado conocido,
es cinemáticamente imposible. Por lo tanto, se necesitan rutas alternativas
para probar directamente el acoplamiento del bosón de Higgs al quark top. Uno
es a través de la producción de un bosón de Higgs y un par top quark-antiquark.
Este es el mecanismo de producción que ahora se ha observado por primera vez;
al hacerlo, la colaboración CMS logró uno de los principales objetivos del
programa de física de Higgs.
“Este análisis es uno de los más difíciles
de llevar a cabo debido a la rareza con la que suceden este tipo de eventos”,
comenta Edgar Carrera, profesor de la USFQ, quien contribuye al sistema del
disparador de alto nivel (high level trigger) del experimento.
Con la observación del acoplamiento entre
las dos partículas elementales más pesadas del Modelo Estándar, el programa de
física del LHC para caracterizar y comprender mejor el bosón de Higgs ha dado
un paso importante. Si bien la fuerza del acoplamiento medido es consistente
con la expectativa del Modelo Estándar, la precisión de la medición aún deja
espacio para las contribuciones de nueva física. En los próximos años se
recopilarán muchos más datos y se mejorará la precisión, para ver si el Higgs
revela la presencia de la física más allá del Modelo Estándar.
Las
dos posibles rutas de observación del acople del bosón de Higgs con el quark
top son la producción de un bosón de Higgs por la fusión de un par top
quark-antiquark (izquierda) o a través de la radiación por parte de un top
quark (derecha).
Se puede encontrar más información en el
comunicado de prensa
(https://press.cern/press-releases/2018/06/higgs-boson-reveals-its-affinity-top-quark)
emitido por CERN, con motivo de la inauguración de la conferencia LHCP2018
en Bolonia (Italia), donde también la colaboración ATLAS está presentando sus
últimos resultados por primera vez .
Para mayor información contactarse con Edgar F. Carrera ecarrera@usfq.edu.ec. Para Coordinación Periodística
contactarse con Sara Flores sflores@usfq.edu.ec, 2971936, 0995614390 o Alexandra Polanco
apolanco@usfq.edu.ec.
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