FÍSICA DE PARTÍCULAS

¿Y si el bosón de Higgs no fuese realmente el bosón de Higgs?

Todavía cabe la posibilidad de que lo que se haya descubierto en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) no sea exactamente el bosón de Higgs del modelo estándar de partículas. Se siguen analizando los datos experimentales disponibles para acotar los posibles Higgs exóticos.

Fermilab
Fermilab Wikimedia Commopns

Es muy probable que hayas oído hablar del descubrimiento del bosón de Higgs con cierta asiduidad desde 2012. Incluso puede que sepas que a los investigadores supervivientes de los que propusieron el mecanismo del que se deduce la existencia del bosón de Higgs les concedieron el premio Nobel por esto mismo en 2013. Lo que puede que no sepas es que, a pesar de todo ello, todavía cabe la posibilidad de que lo que se haya descubierto en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) no sea exactamente el bosón de Higgs del Modelo Estándar de partículas, el marco teórico que organiza y da sentido a las partículas subatómicas. Por eso los físicos son muy cuidadosos a la hora de expresarse y siguen comprobando datos para terminar de confirmarlo.

Se siguen analizando los datos experimentales disponibles para acotar los posibles Higgs exóticos.

En 2012 los equipos de investigadores ATLAS y CMS del LHC descubrieron un bosón de Higgs que era consistente con el modelo estándar de partículas. Sin embargo existen teorías que dicen que podrían existir partículas como el Higgs pero con diferentes propiedades a la vez que el Higgs del modelo estándar. Por eso se siguen analizando los datos experimentales disponibles para acotar los posibles Higgs exóticos. Uno de los últimos ha sido el de los datos obtenidos por el Tevatron del Fermilab, en Estados Unidos, publicados en Physical Review Letters.

El modelo estándar predice que el bosón de Higgs es una partícula escalar, lo que significa que tiene espín cero (las partículas con espín entero, es decir, cero, uno dos, etc., son bosones) y paridad par (esta es una cualidad geométrica; viene a describir como se comporta si se reflejase en un espejo). El Higgs descubierto en el LHC se sabe que es una partícula escalar, y esto se comprueba porque se desintegra en otros bosones (los bosones W y Z y fotones). Podría ser posible, sin embargo, que existiese un Higgs exótico que se descompusiese de otra manera, en el argot, por otros canales.

El Tevatron, que cerró en 2011, estudiaba colisiones protón-antiprotón a unas energía de 1,96 tera-electrón-voltios, 4 veces menos que la energía de las colisiones del LHC en 2012. Con todo, CDF y D0, los dos experimentos basados en el Tevatron encontraron analizando datos en 2012 indicios sólidos de la existencia de un bosón de Higgs que se desintegraba en fermiones (partículas de espín no entero), concretamente en un par de quarks fondo-antifondo (bottom-antibottom).

Lo que han hecho ahora los dos equipos de investigadores de CDF y D0 es combinar sus datos para comprobar la existencia de exotismos en este canal de desintegración a fermiones. Los datos de momento descartan la existencia de un Higgs de espín cero y paridad impar (lo que se llama un bosón pseudo-escalar) o la de otro con espín 2 y paridad par (parecido al hipotético gravitón), apuntalando así la idea de que el bosón de Higgs visto en el LHC es en realidad el del modelo estándar. Pero esto es como las novelas de detectives: se van descartando sospechosos y todo apunta al mayordomo, pero hay que leerla hasta el final.

Referencia: T. Aaltonen et al. (CDF Collaboration, D0 Collaboration) (2015) Tevatron Constraints on Models of the Higgs Boson with Exotic Spin and Parity Using Decays to Bottom-Antibottom Quark Pairs Phys. Rev. Lett. DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.151802

* Este artículo es parte de ‘Proxima’, una colaboración semanal de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV con Next. Para saber más, no dejes de visitar el Cuaderno de Cultura Científica.


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