Desde su descubrimiento en 2012, los físicos del CERN han estado estudiando el bosón de Higgs con el fin de probar algunas propiedades de esta especial partícula.
Ahora, en la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (ICHEP 2020), los experimentos ATLAS y CMS anunciaron un nuevo descubrimiento: el bosón de Higgs decae también en dos muones.
Este descubrimiento tiene una importancia fundamental para la física porque indica por primera vez que el bosón de Higgs interactúa con partículas elementales de segunda generación.
Los resultados se encuentran disponibles en CMS Physics Analysis Summaries y la preimpresión en arXiv.org.
Dos muones
El muón es como el hermano mayor del electrón; tienen la misma carga y el mismo espín, lo único que los diferencia es su energía (o masa). Sin embargo, mientras que los electrones se clasifican como partículas de primera generación, los muones pertenecen a la segunda generación.
Encontrar que un bosón de Higgs decae en dos muones no solo es prometedor, sino raro. Esto se debe a que, aproximadamente, solo una ene 5.000 experimenta este proceso.
“CMS se enorgullece de haber logrado esta sensibilidad al decaimiento de los bosones de Higgs en muones, y de mostrar la primera evidencia experimental de este proceso”, expresó Roberto Carlin, portavoz del experimento CMS.
“El bosón de Higgs parece interactuar también con partículas de segunda generación de acuerdo con la predicción del Modelo Estándar, un resultado que se refinará aún más con los datos que esperamos recopilar en la próxima ejecución”.
Bosón de Higgs
El bosón de Higgs es la manifestación cuántica del campo de Higgs, que da masa a las partículas elementales.
Hasta ahora, los experimentos de ATLAS y CMS han observado el decaimiento del bosón de Higgs en diferentes tipos de bosones, como W y Z, y fermiones más pesados, como los leptones tau. Sin embargo, los muones son mucho más ligeros en comparación y su interacción con el campo de Higgs es más débil. Esto ocasionó que las interacciones entre el bosón de Higgs y los muones no se hayan observado previamente en el LHC.
“Las mediciones de las propiedades del bosón de Higgs han alcanzado una nueva etapa en precisión y se pueden abordar los modos de decaimiento raros”, declaró el portavoz de ATLAS Karl Jakobs.
Hallazgo desafiante
Lo que hace que estos estudios sean aún más desafiantes es que, en el LHC, por cada bosón de Higgs predicho que decae en dos muones, hay miles de pares de muones producidos a través de otros procesos que imitan la firma experimental esperada.
Aislar estas interacciones no es tarea fácil. Para hacerlo, ambos experimentos miden la energía, el impulso y los ángulos de los candidatos a muones del decaimiento del bosón de Higgs.
Además, se mejoró la sensibilidad de los análisis a través de métodos tales como estrategias sofisticadas de modelado de fondo y otras técnicas avanzadas como los algoritmos de aprendizaje automático.
Es importante mencionar que los resultados son consistentes con el Modelo Estándar. En ese sentido, se necesitará seguir estudiando este decaimiento con instrumentos mucho más sensibles.
Fuente: CERN
