Hoy, exactamente diez años después de anunciar el descubrimiento del bosón de Higgs, las colaboraciones internacionales ATLAS y CMS en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) informan los resultados de sus estudios más completos hasta la fecha sobre las propiedades de esta partícula única. Los estudios independientes, descritos en dos artículos publicados hoy en Nature , muestran que las propiedades de la partícula son notablemente consistentes con las del bosón de Higgs predicho por el modelo estándar de física de partículas. Los estudios también muestran que la partícula se está convirtiendo cada vez más en un medio poderoso para buscar fenómenos nuevos y desconocidos que, si se encuentran, podrían ayudar a arrojar luz sobre algunos de los mayores misterios de la física, como la naturaleza de la misteriosa materia oscura presente en el universo.

El bosón de Higgs es la manifestación de partículas de un campo cuántico omnipresente, conocido como campo de Higgs, que es fundamental para describir el universo tal como lo conocemos. Sin este campo, las partículas elementales como los quarks constituyentes de los protones y neutrones de los núcleos atómicos, así como los electrones que rodean los núcleos, no tendrían masa, ni tampoco las partículas pesadas (bosones W) que transportan la carga débil. fuerza, que inicia la reacción nuclear que alimenta al Sol.

Para explorar todo el potencial de los datos del LHC para el estudio del bosón de Higgs, incluidas sus interacciones con otras partículas, ATLAS y CMS combinan numerosos procesos complementarios en los que se produce el bosón de Higgs y se "descompone" en otras partículas.

Esto es lo que han hecho las colaboraciones en sus nuevos estudios independientes, utilizando sus conjuntos completos de datos LHC Run 2, que incluyen más de 10 000 billones de colisiones protón-protón y alrededor de 8 millones de bosones de Higgs, 30 veces más que en el momento de la descubrimiento de partículas. Cada uno de los nuevos estudios combina una cantidad y variedad sin precedentes de procesos de producción y descomposición del bosón de Higgs para obtener el conjunto de mediciones más preciso y detallado hasta la fecha de sus tasas, así como de la fuerza de las interacciones del bosón de Higgs con otras partículas.

Todas las mediciones son notablemente consistentes con las predicciones del Modelo Estándar dentro de un rango de incertidumbres dependiendo, entre otros criterios, de la abundancia de un proceso dado. Para la fuerza de interacción del bosón de Higgs con los portadores de la fuerza débil se alcanza una incertidumbre del 6%. A modo de comparación, análisis similares con los conjuntos de datos completos de la Ejecución 1 dieron como resultado una incertidumbre del 15 % para esa fuerza de interacción.

"Después de solo diez años de exploración del bosón de Higgs en el LHC, los experimentos ATLAS y CMS han proporcionado un mapa detallado de sus interacciones con los portadores de fuerza y ​​las partículas de materia", dice el portavoz de ATLAS, Andreas Hoecker. "El sector de Higgs está directamente relacionado con cuestiones muy profundas relacionadas con la evolución del universo primitivo y su estabilidad, así como con el sorprendente patrón de masa de las partículas de materia. El descubrimiento del bosón de Higgs ha provocado un esfuerzo experimental apasionante, profundo y amplio que se extenderá a lo largo de todo el programa LHC".

"Esbozar un retrato tan temprano del bosón de Higgs era impensable antes de que el LHC comenzara a operar", dice el portavoz de CMS, Luca Malgeri. "Las razones de este logro son múltiples e incluyen el desempeño excepcional del LHC y de los detectores ATLAS y CMS, y las ingeniosas técnicas de análisis de datos empleadas".

Los nuevos análisis de combinación también proporcionan, entre otros nuevos resultados, límites estrictos sobre la interacción del bosón de Higgs consigo mismo y también sobre fenómenos nuevos y desconocidos más allá del modelo estándar, como la descomposición del bosón de Higgs en partículas invisibles que pueden formar materia oscura.

ATLAS y CMS continuarán revelando la naturaleza del bosón de Higgs utilizando datos de la Carrera 3 del LHC, que comienza mañana en una nueva frontera de alta energía, y de la principal actualización del colisionador, el LHC de alta luminosidad (HL-LHC), de 2029. Con alrededor de 18 millones de bosones de Higgs proyectados para ser producidos en cada experimento en la Corrida 3 y unos 180 millones en las corridas del HL-LHC, las colaboraciones esperan no solo reducir significativamente las incertidumbres de medición de las interacciones del bosón de Higgs determinadas hasta ahora, sino también observar algunas de las interacciones del bosón de Higgs con las partículas de materia más ligeras y obtener la primera evidencia significativa de la interacción del bosón consigo mismo. + Explora más

Las colaboraciones de ATLAS y CMS persiguen lo invisible con el bosón de Higgs