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Nuevas búsquedas del bosón de Higgs

El descubrimiento del bosón de Higgs en 2012 no solo sirvió para confirmar el modelo estándar de la física de partículas, sino que también anunció una nueva era de física de Higgs de precisión. Ahora, un grupo de científicos financiado por la Unión Europea ha medido y estimado la velocidad de generación de bosones de Higgs mediante fusión de bosones vectoriales.
Nuevas búsquedas del bosón de Higgs
Antes de 2012, se habían observado todas las partículas descritas en el modelo estándar, excepto el bosón de Higgs. Los experimentos A Toroidal LHC Apparatus (ATLAS) y Compact Muon Solenoid (CMS), alrededor del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), detectaron una partícula cuyas propiedades coincidían con las del bosón de Higgs.

Las medidas subsiguientes realizadas por ambos experimentos confirmaron que el bosón de Higgs existe. El proyecto HIGGSWBF (A path to understanding: Precision studies of the Higgs boson through weak boson fusion), financiado por la Unión Europea, intentó medir la velocidad de generación de bosones de Higgs mediante procesos inusuales e interesantes.

Los científicos de HIGGSWBF continuaron donde estudios anteriores lo habían dejado, esto es, en las mediciones de lo que se conocen como chorros dobles, generados mediante la interacción nuclear fuerte y la interacción electrodébil en asociación con el bosón W. El W es un bosón vectorial, una de las partículas portadoras de la fuerza nuclear débil.

Los bosones W y chorros hadrónicos se generan de distintas formas en el LHC: Los procesos electrodébiles implican la radiación del bosón W a partir de quarks, lo cual es un suceso poco usual, mucho menos usual que el hecho de que un quark y un antiquark se aniquilen y generen un W.

Estos procesos son interesantes porque en ellos también se genera el bosón de Higgs. Según el modelo estándar, una fracción importante de los bosones de Higgs se deberían generar de este modo. También están estrechamente relacionados con la difusión de los bosones vectoriales, en la cual el bosón de Higgs desempeña un papel crucial.

Los científicos de HIGGSWBF refinaron los métodos existentes utilizados para modelizar la generación de chorros dobles y W. También introdujeron dos cantidades, la centralidad del chorro y la centralidad de los leptones, que indican la ubicación de cualquier otro chorro adicional y los productos de la desintegración del bosón W, respectivamente.

Durante el análisis detallado de los datos de la campaña 2010-2012 del LHC, estas herramientas permitieron definir regiones de control donde se pueden restringir los procesos de fondo que imitan la generación de bosones W y chorros dobles. Lo que es más importante, se midió la señal deseada directamente a partir de los datos sin basarse en las entradas teóricas.

Las mismas técnicas se pueden usar para medir cualquier partícula con color neutro y generada de forma asociada a los chorros dobles en topologías similares de fusión de bosones vectoriales. Estas partículas con color neutro están implicadas, entre otras áreas, en la búsqueda de un bosón de Higgs con doble carga, neutrinos de Majorana y fenómenos que infrinjan el aroma de los leptones.

El proyecto HIGGSWBF ha abierto nuevas vías de investigación que podrían llevar al descubrimiento de una nueva física de partículas elementales más allá del modelo estándar.

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Palabras clave

Bosón de Higgs, modelo estándar, física de partículas, difusión de bosones vectoriales, HIGGSWBF, bosón W
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