Esta divertida imagen muestra el solenoide compacto de muón (CMS), un detector de propósito general en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) que participó en el descubrimiento de Higgs en 2012. Dean Mouhtaropoulos / Getty Images Dato curioso:cuando los físicos hicieron el descubrimiento histórico del bosón de Higgs en 2012 utilizando el acelerador de partículas más potente del mundo, ellos no directamente detectar la partícula esquiva. En lugar de, se concentraron en la huella dactilar del viejo Higgsy, una huella dactilar compuesta de otras partículas. Ahora, Los físicos que analizan la gran cantidad de datos que se recopilaron de las dos primeras pruebas experimentales del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han encontrado otro Huella de Higgs. Y es diferente del descubrimiento de 2012, pero posiblemente, más profunda.
Antes de entrar en huellas dactilares de partículas, Repasemos lo que buscan los físicos en los detectores del tamaño de un edificio ubicados alrededor del anillo de 17 millas (27 kilómetros) de imanes superconductores del LHC. El LHC acelera miles de millones de partículas cargadas (como los protones) para acercarse a la velocidad de la luz y, mediante el uso de campos magnéticos extremadamente precisos, el acelerador choca estos haces de partículas con otros haces de partículas que se aceleran en la dirección opuesta. El aplastamiento frontal de partículas resultante produce una energía intensa, el tipo de energía que el universo no ha visto desde el Big Bang. hace unos 13,8 mil millones de años. Estas colisiones de partículas replican las condiciones del Big Bang, sólo en una escala infinitesimalmente miniaturizada.
A raíz de estos miles de millones de mini big bangs, la energía extremadamente concentrada se condensa en nuevas partículas que no existen regularmente en la naturaleza, como el bosón de Higgs, una partícula que fue teorizada allá por la década de 1960 por Peter Higgs y François Englert.
La partícula de Higgs es un bosón gauge, o el intermediario entre el campo de Higgs y la materia. Se cree que el campo de Higgs es omnipresente en todo el universo. Ese campo le da a la materia su masa, y el bosón de Higgs era la "pieza faltante" del modelo estándar de física de partículas, un libro de recetas sobre cómo debería funcionar toda la materia del universo. No es sorprendente, luego, que su descubrimiento resultó en el Premio Nobel de Física 2013 para Higgs y Englert.
Como ya señalamos, el LHC no puede detectar directamente el bosón de Higgs. Esta partícula inestable se desintegra demasiado rápido para que la vea incluso el detector más avanzado. Cuando decae crea productos de descomposición, básicamente partículas subatómicas regulares que no se descomponen tan rápido. Es como un cohete de fuegos artificiales con una mecha muy corta; solo se ve el fuego artificial (bosón de Higgs) cuando explota (partículas de desintegración regulares).
Los físicos hicieron su descubrimiento de 2012 por cortesía de los experimentos CMS y ATLAS en el LHC, que descubrió un "exceso" de fotones que emergen del ruido de las colisiones de partículas. Y no eran fotones cualquiera. Estos fotones apuntaban a la existencia de una partícula con una masa de alrededor de 125 GeV (que es aproximadamente 133 veces la masa de un protón), un proceso de desintegración teorizado que predice que un bosón de Higgs se descompondrá en un par de fotones. Pero los físicos pensaron que el bosón de Higgs podría tener otras formas de desintegración (llamadas "canales de desintegración"), y ahora los físicos han detectado el canal de desintegración favorito de Higgs, cuando se convierte en un quark inferior (el segundo más pesado de los seis sabores de quarks) y su hermano antimateria, un quark anti-fondo.
Ésta es una gran noticia. Se teoriza que el bosón de Higgs se descompone en pares de quarks inferiores casi el 60 por ciento de las veces. En comparación, Se predice que el Higgs se descompondrá en pares de fotones solo el 30 por ciento de las veces. ¿Y mencionamos que es realmente difícil detectar la huella dactilar de desintegración del quark inferior de Higgs? Tan difícil que tardó seis años en hacerlo.
"Encontrar un solo evento que parezca dos quarks inferiores que se originan a partir de un bosón de Higgs no es suficiente, "dijo el científico Chris Palmer, de la Universidad de Princeton, en una oracion. "Necesitábamos analizar cientos de miles de eventos antes de poder iluminar este proceso, que está sucediendo en la cima de una montaña de eventos de fondo de apariencia similar ".
Ahora los físicos lo han hecho, y al estudiar el proceso de descomposición más favorable de Higgs, pueden usarlo como una herramienta para investigar la física más allá del Modelo Estándar.
Eso es interesante"Física más allá del modelo estándar" simplemente significa "física que aún no conocemos". A menudo etiquetado como "física exótica" o "nueva física, "Este apasionante reino va más allá de los límites de la física conocida. A menudo se piensa que la partícula de Higgs es un portal a la nueva física.
