Observan, por primera vez, la descomposición del bosón de Higgs en quarks

Científicos han logrado observar, por primera vez, al bosón de Higgs descomponiéndose en una partícula fundamental como es en quarks fondo, un hallazgo buscado desde hace tiempo por los científicos.

Este descubrimiento, presentado este martes en el CERN (laboratorio de física de partículas, en Ginebra) por las colaboraciones de ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), es consistente con la hipótesis de que el campo cuántico omnipresente detrás del bosón de Higgs también da masa al quark fondo. Ambos equipos han enviado sus resultados para su publicación este martes.

El Modelo Estándar de física de partículas predice que un bosón de Higgs se descompondrá, aproximadamente el 60% del tiempo, en un par de quarks fondo (los segundos más pesados de los seis tipos de quarks que hay). Según destaca el laboratorio, probar esta predicción es crucial porque el resultado respaldaría el Modelo Estándar, que se basa en la idea de que el campo de Higgs dota a los quarks y otras partículas fundamentales de masa, o sus cimientos, y apunta a una nueva física.

Descubrir este canal común de descomposición del bosón de Higgs es cualquier cosa menos fácil, como lo ha demostrado el periodo de seis años desde el descubrimiento de esta partícula. La razón de la dificultad es que hay muchas otras maneras de producir quarks fondo en colisiones protones-protones. Esto hace que sea difícil aislar la señal de desintegración del bosón de Higgs del "ruido" de fondo asociado con dichos procesos. Por el contrario, los canales de descomposición menos comunes del bosón de Higgs que se observaron en el momento del descubrimiento de la partícula, como la desintegración de un par de fotones, son mucho más fáciles de extraer del fondo.

Para extraer la señal, las colaboraciones ATLAS y CMS combinaron los datos de la primera y la segunda ejecución del LHC , lo que implicó colisiones a energías de 7, 8 y 13 TeV. Luego, aplicaron métodos de análisis complejos a los datos. El resultado, tanto para ATLAS como para CMS, fue la detección de la descomposición del bosón de Higgs en un par de quarks fondo con un significado que excede 5 desviaciones estándar. Además, ambos equipos midieron una tasa para la disminución que es consistente con la predicción del Modelo Estándar, dentro de la precisión actual de la medición.

"Esta observación es un hito en la exploración del bosón de Higgs. Muestra que los experimentos de ATLAS y CMS han logrado una comprensión profunda de sus datos y un control de antecedentes que supera las expectativas", asegura el portavoz de la colaboración de ATLAS Karl Jakobs .

Según recuerda el portavoz de la colaboración de CMS, Joel Butler, desde la primera observación del decaimiento del bosón de Higgs a los tau-leptones hace un año, se ha observado el acoplamiento del bosón de Higgs a los fermiones más pesados: el tau, el quark cima y ahora el quark fondo.

Con más datos, ambas colaboraciones mejorarán la precisión de estas y otras mediciones y probarán la descomposición del bosón de Higgs en un par de fermiones mucho menos masivos llamados muones, siempre atentos a desviaciones en los datos que podrían apuntar a la física más allá del Modelo Estándar.