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Observan al bosón de Higgs desintegrándose también en fermiones, los ‘ladrillos’ que forman la materia

Vídeo ganador del IV Concurso de Divulgación Científica CPAN que explica el bosón de Higgs


Por primera vez, un equipo de investigadores internacionales, entre los que se encuentran físicos españoles, ha conseguido evidencias claras de la desintegración de la partícula de Higgs en fermiones. Hasta ahora se había conseguido detectar la desintegración de esta partícula en bosones, pero no en fermiones, los ladrillos que componen todo lo que vemos en el Universo. De hecho, los resultados obtenidos por los científicos son compatibles con las predicciones del Modelo Estándar.

Hasta ahora, los experimentos llevados a cabo en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) habían conseguido detectar la partícula de Higgs desintegrándose en otro tipo de partículas, denominadas bosones, portadoras de las fuerzas que actúan en la Naturaleza. Sin embargo las evidencias de la desintegración en fermiones no eran concluyentes. Ahora, los investigadores del experimento ATLAS del LHC acaban de hacer públicas las primeras evidencias de la desintegración del recién descubierto bosón de Higgs en dos partículas denominadas tau, de la familia de partículas que componen la materia que forma el Universo. Esta es la primera evidencia clara de este nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs, en cuyo análisis han participado investigadores del Instituto de Física Corpuscular del CSIC y la Universidad de Valencia. Los investigadores de la colaboración ATLAS acaban de presentar estos nuevos resultados en un seminario del CERN, y han mostrado por primera vez con un nivel de certeza de 4 sigma (muy cerca de los 5 sigma necesarios para proclamar una genuina observación) al bosón de Higgs decayendo en dos leptones tau.

El bosón de Higgs es la partícula descubierta en 2012 -aunque teóricamente había sido propuesta mucho antes- que revela la existencia de un nuevo campo de fuerza en la Naturaleza. A esta partícula también se le llama 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.

 


Representación gráfica de uno de los eventos de colisión utilizados en la obtención del los nuevos resultados del experimento ATLAS. En él se muestran los rastros y depósitos de energía dejados por las partículas que vuelan por el detector ATLAS. Posiblemente proceden de un bosón de Higgs, decayendo en dos Taus, que posteriormente decaen en un electrón (línea azul) y un muón (línea roja).

Hasta ahora los científicos habían comprobado que la partícula de Higgs se desintegra en uno de los dos tipos básicos de partículas que existen: los llamados bosones, los responsables de las interacciones que se producen en la Naturaleza. El mecanismo de Brout-Englert-Higgs se propuso en su día precisamente 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 de desintegración. 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 analizando los datos recopilados durante 2012 en el LHC. A partir de su nueva puesta en marcha en 2015, tras dos años de mantenimiento, los científicos esperan obtener muchos más datos del LHC. En este análisis han tenido un papel importante los investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV), sobre todo en la caracterización de los sucesos de fondo y la determinación de métodos estadísticos, cuestiones que han sido cruciales para lograr este resultado ha conseguido un alto nivel de confianza estadística.

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