Un equipo internacional de investigadores ha observado por primera vez una forma de desintegración inédita del bosón de Higgs, arrojando luz nueva sobre los misterios del Universo y sugiriendo la existencia de fenómenos físicos aún no explorados. Este hallazgo, resultado del análisis de datos recogidos durante las colisiones de protones en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, representa un avance significativo en nuestro entendimiento del mundo subatómico.
Vista del detector ATLAS en el LHC. (Imagen: Claudia Marcelloni/ATLAS CERN)
El bosón de Higgs, una partícula elemental predicha en los años 1960 y descubierta con certeza en 2012, juega un papel crucial en el Modelo estándar de la física de partículas. Está asociado con un campo, omnipresente en el Universo, que otorga masa a las demás partículas. Su capacidad para interactuar con diversas partículas y campos había sido medida con precisión, confirmando las predicciones hasta ahora.
La observación reciente concierne una desintegración del bosón de Higgs en un fotón, o cuántum de luz, y un bosón Z, una partícula sin carga eléctrica involucrada en la transmisión de la fuerza débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales del Universo. Según la teoría, este proceso es extremadamente raro, ocurriendo aproximadamente 15 veces en 10 000 desintegraciones. Sin embargo, los datos recogidos por las colaboraciones ATLAS y CMS muestran una tasa de desintegración superior, con 34 ocurrencias por 10 000, lo que plantea preguntas sobre la posibilidad de nuevas partículas o fuerzas más allá del Modelo estándar.
Esta diferencia notable con respecto a las predicciones teóricas, aunque aún insuficiente para descartar una fluctuación estadística, sugiere la posibilidad de una nueva física. Abre la puerta, en particular, a teorías como la supersimetría, que propone una relación entre partículas de medio espín y espín entero, ofreciendo respuestas potenciales a algunos de los grandes enigmas de la física, como la naturaleza de la materia oscura y el enorme desfase entre las fuerzas débil y gravitacional.
La detección de esta desintegración requirió un análisis meticuloso de los resultados de las colisiones de protones en el LHC, donde los científicos tuvieron que compensar la incapacidad de observar directamente el bosón Z midiendo la energía de los electrones o muones producidos durante su desintegración. Esta proeza técnica subraya la extraordinaria precisión con la que los físicos pueden hoy en día probar los fundamentos de nuestra comprensión del Universo.
Los investigadores se dirigen ahora hacia el futuro, con la anticipación de datos aún más precisos provenientes de la próxima fase del LHC y del futuro Gran Colisionador de Hadrones de alta luminosidad, prometiendo descubrimientos sobre la estructura fundamental de la materia.
Fuente: Physical Review Letters