El campo de Higgs es como un océano sin fin a través del cual nada toda la materia. Algunas partículas son como esponjas y absorben masa a medida que avanzan pesadamente, mientras que otros son tan vivaces como pequeños pececillos y se lanzan a través de ellos.

La teoría de Higgs es una explicación maravillosamente simple de por qué algunas partículas son masivas y otras no. Pero no todas las predicciones de la teoría de Higgs han sido probadas experimentalmente todavía. Es por eso que los científicos del experimento CMS en el Gran Colisionador de Hadrones están poniendo el bosón de Higgs bajo un microscopio y tratando de determinar cómo encaja en el delicado ecosistema de partículas.

"Sabemos que el Higgs interactúa con partículas masivas portadoras de fuerza, como el bosón W, porque así es como lo descubrimos originalmente, "dijo la científica Patty McBride del Laboratorio Nacional Acelerador Fermi del Departamento de Energía de EE. UU., que apoya la investigación de cientos de científicos estadounidenses sobre el experimento CMS. "Ahora estamos tratando de comprender su relación con los fermiones".

Los fermiones son partículas que hacen clic juntas para formar el andamio invisible dentro de los átomos. Bosones, por otra parte, son la manifestación física de fuerzas y realizan tareas como pegar fermiones.

En junio de 2014, científicos del experimento CMS publicaron un artículo en Naturaleza mostrando que el bosón de Higgs tiene una relación con los fermiones midiendo la velocidad a la que se desintegra en leptones tau, un primo más pesado del electrón. Más tarde, tanto los experimentos CMS como ATLAS encontraron evidencia de que el bosón de Higgs se descomponía en quarks inferiores. Ahora, los científicos están abordando su relación con el quark top.

"La relación entre el Higgs y el quark top es particularmente interesante porque el quark top es la partícula más masiva jamás descubierta, "McBride dijo." Como el 'dador de misa, "el bosón de Higgs debería estar muy interesado en el quark top".

Debido a que el quark top es mucho más masivo que el bosón de Higgs, es imposible que un bosón de Higgs se descomponga en un par de quarks top. Afortunadamente, Hay otra forma de medir la fuerza con la que se acopla el bosón de Higgs a los quarks superiores:buscando el raro caso de producción simultánea de quarks superiores y un bosón de Higgs.

"La producción de bosón de Higgs es rara, pero la producción de Higgs con quarks top es la más rara de todas, que asciende a solo alrededor del 1 por ciento de los eventos del bosón de Higgs producidos en el LHC, "dijo Chris Neu, un físico de la Universidad de Virginia que trabajó en este análisis.

En un artículo publicado hoy en la revista Cartas de revisión física , Los científicos del experimento CMS informan que han observado una abundancia estadísticamente significativa de eventos en los que el bosón de Higgs se produce en asociación con dos quarks superiores. El resultado de CMS para este proceso de modelo estándar poco común con una significación de 5,2 sigma constituye la primera observación que supera el umbral de 5 sigma que requieren los físicos. El experimento ATLAS también ha enviado un artículo sobre el mismo fenómeno para su publicación.

Para obtener estos resultados, el experimento CMS buscó bosones de Higgs basándose en las numerosas firmas posibles que puede dejar en el detector.

"Un quark top decae casi exclusivamente en un quark bottom y un bosón W, "Neu dijo." El bosón de Higgs, por otra parte, tiene un amplio espectro de modos de desintegración, incluidas las desintegraciones a pares de quarks inferiores, Bosones W, leptones tau, fotones y varios otros. Esto conduce a una amplia variedad de firmas en eventos con dos quarks superiores y un bosón de Higgs. Seguimos cada uno de estos y combinamos los resultados para producir nuestro análisis final ".

Explorar más la relación del bosón de Higgs con el quark top también podría ser una posible ventana a la nueva física, según el subdirector de Fermilab, Joe Lykken.

"Definir este acoplamiento nos dirá mucho sobre el comportamiento del Higgs y cómo también podría interactuar con otras partículas que no hemos descubierto". como materia oscura, "Dijo Lykken." Entender profundamente cómo el Higgs interactúa con las partículas conocidas podría ayudarnos a llevarnos a la física más allá del Modelo Estándar ".