Os científicos e científicas da colaboración ATLAS no Gran Colisionador de Hadróns (LHC), no Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), realizaron novas medidas da taxa de produción de bosóns de Higgs á enerxía de 13,6 teraelectronvoltios (TeV), un valor récord que conseguiu acadar o acelerador LHC no seu terceiro período de funcionamento, coñecido como Run 3.

Os resultados, presentados por primeira vez na conferencia LHCP celebrada en maio e publicados esta semana na revista European Physical Journal C, obtivéronse a partir da mostra de datos recollida durante este novo ciclo de operacións do LHC, que se iniciou en xullo de 2022. Representan as primeiras medidas da produción do bosón de Higgs a esta nova enerxía.

Publicidade

O novo estudo publicado combina a análise de dous dos “trazos” máis distintivos que produce o bosón de Higgs ao desintegrarse noutras partículas. De feito, estes son os mesmos modos de desintegración que permitiron a ATLAS descubrir o bosón de Higgs en 2012.

Aínda que a probabilidade de que o bosón de Higgs se desintegre a través destes dous procesos é moi pequena, o detector ATLAS foi deseñado para identificar e medir con gran eficiencia e precisión as partículas que emerxen destes procesos. Este potencial permite á comunidade investigadora en física estudar con gran detalle as propiedades do higgs a través da análise de ambos procesos.

O primeiro paso no estudo é medir as taxas de produción do bosón de Higgs dentro da cobertura do detector ATLAS. Estas medidas, á súa vez, permiten comprender o rendemento de todos os compoñentes do detector.

Ao analizar estes eventos de desintegración, espérase que o “sinal” do bosón de Higgs apareza nas gráficas como unha acumulación de sucesos —un pico— sobre uns valores de fondo. Este pico sitúase ao redor dos 125 GeV, o valor da masa do bosón de Higgs.

Os novos resultados permitiron probar o rendemento do detector ATLAS nas novas condicións de adquisición de datos do Run 3 e posibilitan o estudo da física do bosón de Higgs a unha enerxía sen precedentes de 13,6 TeV.

Contribución española do IFIC

Salvador Martí García, investigador científico do CSIC no Instituto de Física Corpuscular (CSIC–Universitat de València), contribuíu directamente neste estudo como experto na aliñación do detector e a calibración de muóns do experimento ATLAS.

“Para poder observar un sinal distintivo do bosón de Higgs sobre o fondo, necesitamos medir as propiedades das partículas resultantes da desintegración do Higgs con gran precisión. Por tanto, o noso detector debe estar aliñado coa máxima exactitude, o que significa alcanzar o nivel dunha micra para os compoñentes máis sensibles do detector”, declara o investigador. E engade: “Conseguímolo grazas a un traballo meticuloso e á experiencia adquirida ao longo dos anos”.

Pola súa banda, Carmen García García, profesora de investigación do CSIC no IFIC e líder do grupo ATLAS de Valencia, destaca: “O noso grupo está moi comprometido co experimento ATLAS e participa na análise da física, os estudos de rendemento do detector e o seu funcionamento. É unha gran satisfacción observar que todo o noso esforzo dá os seus froitos”.

Seguintes pasos

Estes resultados representan o primeiro conxunto de medidas do bosón de Higgs rexistrado á nova enerxía de 13,6 TeV, a máis alta xamais alcanzada nun colisionador de física de partículas. Á súa vez, achandan o camiño para medicións cada vez mellores.

“Agora que observamos este proceso de desintegración do bosón de Higgs, podemos escrutar con detalle as propiedades das partículas finais que aparecen como produto da desintegración e comprobar se se comportan como predí o modelo estándar. Tamén temos previsto estudar outro proceso que involucra ao higgs e que produce un sinal experimental similar, pero que nos permitirá analizar un dos procesos máis raros de desintegración deste bosón”, adianta Martí-García.

Referencia: Measurement of the and cross-sections in pp collisions at TeV with the ATLAS detector (Publicado en European Physical Journal C)