El acelerador LHC ha ofrecido la primera evidencia de que el bosón de Higgs, la partícula que confiere masa a la materia, se descompone a su vez en otras dos partículas elementales llamadas muones.
Los físicos de partículas involucrados en el hallazgo utilizaron datos recopilados por el experimento conocido como Solenoide de muón compacto (CMS). Publican resultados en 'Physics Today'.
El muón es una versión más pesada del electrón, y tanto los muones como los electrones pertenecen a una clase de partículas conocidas como fermiones, como se describe en el modelo de partículas ampliamente aceptado llamado Modelo Estándar. El modelo estándar clasifica todas las partículas como fermiones o bosones. Generalmente, los fermiones son bloques de construcción de toda la materia y los bosones son los portadores de fuerza.
Un muón es también lo que se conoce como partícula de segunda generación. Las partículas de fermiones de primera generación, como los electrones, son las más ligeras; Las partículas de segunda y tercera generación pueden descomponerse para convertirse en partículas de primera generación. El nuevo hallazgo representa la primera evidencia de que el bosón de Higgs interactúa con los fermiones de segunda generación.
Además, este resultado proporciona más evidencia de que la tasa de desintegración del Higgs a pares de fermiones es proporcional al cuadrado de la masa del fermión. Esta es una predicción clave de la teoría de Higgs. Con más datos, se espera que los experimentos del LHC (Large Hadron Collider) confirmen que de hecho el Higgs da a las partículas fundamentales su masa.
"La importancia de esta medición es que estamos investigando procesos raros que involucran al bosón de Higgs, y estamos en el régimen de precisión de investigación de la física de Higgs donde cualquier desviación de las predicciones del Modelo Estándar puede apuntarnos a una nueva física", dice en un comunicado Maria Spiropulu, profesora de Física en Caltech.
Los científicos que analizaron datos de otro instrumento en el LHC, conocido como ATLAS (Aparato toroidal del LHC), también encontraron evidencia que corrobora la descomposición del bosón de Higgs en muones. Los resultados de ambos experimentos se presentaron en la XL Conferencia Internacional sobre Física de Altas Energías en agosto de 2020.
"Necesitamos más datos y métodos de análisis inteligentes para confirmar nuestros resultados, pero esta es la primera vez que vemos evidencia de que el bosón de Higgs se descompone en dos muones", dice Irene Dutta, miembro del equipo de Caltech CMS y estudiante graduada en el laboratorio de Spiropulu.
"Este resultado valida experimentalmente que las predicciones del Modelo Estándar de física de partículas son acertadas. Incluso una pequeña desviación de nuestro modelo nos diría que algo más está sucediendo, pero hasta ahora el Modelo Estándar permanece firme", dice Dutta.
