O achado contribuirá a mellorar o coñecemento do bosón de Higgs, clave para entender a física. Fonte: CERN.
O achado contribuirá a mellorar o coñecemento do bosón de Higgs, clave para entender a física. Fonte: CERN.

O CERN atopa a interacción do bosón de Higgs co quark cume

Os experimentos ATLAS e CMS do Gran Colisionador de Hadróns (LHC), o acelerador de partículas do CERN,  presentaron este luns novos resultados que avanzan no coñecemento de como o bosón de Higgs interacciona coa partícula máis pesada que se coñece, o quark cume, confirmando as teorías existentes sobre a partícula que dá masa ao resto das partículas e poñendo límites a novos fenómenos e teorías físicas. Os avances presentaranse durante a conferencia LHCP que ten lugar esta semana en Bolonia (Italia).

Os datos acadados por Atlas e CMS supoñen un gran avance no coñecemento do bosón de Higgs

“Estas medidas acadadas por ATLAS e CMS lévannos claramente a pensar que o bosón de Higgs ten un papel chave na masa dos quark cume. É a primeira vez que se conseguiu comprobar de xeito experimental, o que ten unha importancia abrumadora”, declarou Karl Jakobs, portavoz da colaboración ATLAS.

O bosón de Higgs, a partícula responsable da masa do resto de partículas elementais, só interactúa con partículas con masa. Con todo, descubriuse grazas á súa desintegración en dous fotóns (partículas sen masa), posto que a mecánica cuántica permite que o bosón de Higgs produza durante un tempo moi corto un quark cume e a súa antipartícula, un anti-quark top, que se aniquilan entre si formando dous fotóns.


A probabilidade de que isto aconteza varía segundo a forza da interacción ou ‘axuste’ entre o bosón de Higgs e os quarks cume. Aínda así, é posible que partículas máis pesadas aínda por descubrir poidan participar nesta desintegración alterando o resultado. Por iso considérase o bosón de Higgs como unha porta para atopar ‘a nova física’.

Unha manifestación máis directa da interacción entre o bosón de Higgs e o quark top é a emisión dun bosón de Higgs por un quark cume e a súa antipartícula, un quark anti-cume. Este fenómeno recibe o nome de “proceso de produción ttH”. Os resultados deste proceso obtidos polo experimento CMS, cunha significancia estatística maior que cinco sigmas (o limiar para poder proclamar un xenuíno descubrimento), publícanse hoxe na revista Physical Review Letters.

A dificultade de obter estes datos recae na baixísima frecuencia coa que se produce e se pode medir

Pola súa banda, o experimento ATLAS acaba de enviar novos resultados para a publicación, con datos do actual período de funcionamento do LHC e con aínda maior significancia estatística. Xuntos, estes resultados supoñen un gran avance no coñecemento das propiedades do bosón de Higgs. Os achados dos dous experimentos son compatibles entre si e coas predicións do Modelo Estándar, a teoría que describe as partículas elementais e as súas interaccións, e ofrecen novas pistas sobre onde buscar ‘a nova física’.

Medir este proceso é un reto, debido a que é moi infrecuente: só un 1% dos bosóns de Higgs que se producen no LHC están asociados con dous quarks cume, e, ademais, o bosón de Higgs e os quarks cume descompóñense á súa vez noutras partículas de moitos modos complexos. As colaboracións ATLAS e CMS levaron a cabo varias análises independentes do proceso de produción ttH centrados nos diversos modos nos que se desintegra o Higgs (bosóns W, Z, fotóns, leptóns tau e jets de quarks b), con datos das colisións entre protóns do LHC obtidas a unha enerxía de 7, 8 e 13 teraelectronvoltios ( TeV).

Representación dun evento candidato para a produción dun quark-cume e un quark anti-cume xunto ao bosón de Higgs, segundo o recollido por CMS. Fonte: CERN.
Representación dun evento candidato para a produción dun quark cume e un quark anti-cume xunto ao bosón de Higgs, segundo o recollido por CMS. Fonte: CERN.

“A dificultade para observar a interacción entre o bosón de Higgs e o quark cume está en que hai que descartar moitos outros procesos parecidos que se producen nas colisións do LHC, polo que utilizamos avanzadas técnicas estatísticas para a exploración de datos mediante procesos de aprendizaxe automatizada, chamados xenericamente machine learning ou Intelixencia Artificial, para poder distinguir o resultado final das desintegracións que nos interesan entre as moitas producidas”, explica María Moreno Llácer, investigadora do CERN procedente do Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC- Universitat de València), que participa en dúas destas análises.

Para Moreno, é moi importante estudar como se producen as interaccións entre o bosón de Higgs e o quark cume. “Ao ser a partícula elemental máis pesada, é moi interesante coñecer como o quark cume interactúa co bosón de Higgs, responsable da masa de todas as partículas. Este axuste cume-Higgs é o máis intenso. Ademais, se hai nova física ten que tratarse de partículas con moita masa, moi enerxéticas, polo que estudar este proceso pode darnos pistas da súa existencia. Con todo, segue sendo un misterio a razón pola cal o quark cume é máis masivo que a propia partícula que dá masa ao resto de partículas elementais”, resume a científica española.

Nos experimentos ATLAS e CMS participan científicos e enxeñeiros de varios centros de investigación españois, como o Instituto de Física de Altas Energías (IFAE), o Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-Universidad de Valencia), o Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CNM-IMB-CSIC), a Unidad de Física de Partículas do CIEMAT, o Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-Universidad de Cantabria), a Universidad de Oviedo e a Universidad Autónoma de Madrid. A Universidade de Santiago de Compostela, a través do Instituto Galego de Fïsica de Altas Enerxías (IGFAE), tamén ten un importante papel no experimento LHCb do CERN, en cuxas instalacións traballan decenas de galegos.

 

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.