EL bosón de Higgs

El bosón de Higgs es la única partícula del Modelo Estándar (SM) aún no establecida completamente – sigue este enlace para más detalles. Sin embargo, en Julio de 2012, los experimentos ATLAS y CMS del CERN anunciaron el descubrimiento de un nuevo bosón con una masa en torno a 125 GeV y compatible con el largamente esperado bosón de Higgs.

El SM no dice cual es la masa del bosón de Higgs. Sin embargo, para una masa dada del Higgs el SM predice cuán a menudo es producido en las colisiones de partículas y cómo se desintegra en partículas conocidas. La tarta siguiente indica las proporciones de desintegración de un bosón de Higgs de 125 GeV a varias partículas finales conocidas.

Tal bosón de Higgs es muy pesado, aún más que el bosón Z que has conocido antes, y tiene una vida media muy corta por lo que solo viaja una distancia muy pequeña. Por ello no es posible detectarlo directamente ni en ATLAS ni en ningún otro detector de partículas.

El bosón de Higgs se puede producir en colisiones protón-protón a altas energías en el LHC. ATLAS y CMS han observado desintegraciones a (i) 2 bosones Z, que finalmente producen dos pares de leptones cargados, (ii) a dos fotones y (iii) a dos bosones W, que producen finalmente 2 leptones cargados y 2 neutrinos.

En este recorrido-Z tendrás la oportunidad de buscar las desintegraciones del Higgs (i) y (ii) de arriba y repetir parcialmente lo que los físicos de ATLAS ¡ han hecho en el CERN!

Tu puedes imaginar por qué el descubrimiento del CERN se corresponde con una partícula “tipo-Higgs”, ¡no “la” partícula de Higgs!. La razón es puramente científica. Aunque se han observado desintegraciones a ZZ, W+W- y γγ, aún no se han observado desintegraciones a leptones y quarks, en particular a pares de quarks b y pares de leptones tau.

Pero ¿por qué se han observado desintegraciones H→γγ tan raras (con solo 0.2% de probabilidad) y no las “frecuentes” desintegraciones H→b-bbar (con 57% de probabilidad)?. La última desintegración del Higgs conduce a dos “jets” de partículas que son muy difíciles de separar de la producción mucho más abundante de “jets” normales, permitida por la más fuerte de las interacciones – la fuerza nuclear fuerte.

Si eres paciente estudiarás, esperemos que en futuras Clases Magistrales, tales desintegraciones del Higgs. Por ahora, buena suerte con tu búsqueda de las partículas “tipo-Higgs” desintegrándose a ZZ y γγ.

¿No es maravilloso que solo unos meses tras ser anunciado el descubrimiento tengas la oportunidad de verlo tan cerca por ti mismo?

Sigue este enlace si quieres saber más acerca del bosón de Higgs. En el Modelo Estándar, al campo de Higgs, responsable de la masa de las partículas elementales, le corresponde el bosón de Higgs, que es una partícula de espín 0. ¡Es lo último que hemos estado buscando en el LHC!