A principios de la década de 1970, la idea de un bosón escalar masivo como la piedra angular de un modelo teórico unificado de las interacciones electromagnéticas y débiles aún no se había anclado en un campo que aún estaba aprendiendo a vivir con lo que ahora conocemos como el estándar. modelo de física de partículas. A medida que los diversos avances de la década consolidaron gradualmente este marco teórico, el campo de Brout-Englert-Higgs (BEH) y su bosón surgieron como el modelo teórico más prometedor para explicar el origen de la masa.

En la década de 1960, hubo muy pocas citas de los artículos de Sheldon Glashow, Abdus Salam y Steven Weinberg sobre la teoría de las interacciones débiles y electromagnéticas unificadas. Sin embargo, todo eso cambió en 1971 y 1972 cuando, en Utrecht, Gerard 't Hooft y Martinus Veltman (un antiguo miembro del personal del CERN) demostraron que las teorías de calibre que emplean el mecanismo de Brout-Englert-Higgs para generar masas para los bosones de calibre son renormalizables. y, por lo tanto, son matemáticamente consistentes y pueden usarse para hacer cálculos confiables y precisos para las interacciones débiles. Este avance recibió amplia publicidad en una charla influyente de Benjamin Lee de Fermilab durante la conferencia ICHEP celebrada allí en 1972, en la que habló extensamente sobre los "campos de Higgs".

Alentada, en particular, por los teóricos del CERN Jacques Prentki y Bruno Zumino, la colaboración de Gargamelle priorizó la búsqueda de interacciones débiles de corrientes neutras en el haz de neutrinos del CERN, y su representante Paul Musset presentó la primera evidencia directa de ellas en un seminario en el CERN sobre 19 de julio de 1973. Este primer soporte experimental para la unificación de las interacciones electromagnética y débil atrajo un gran interés y un escrutinio minucioso, pero fue generalmente aceptado en unos pocos meses. El descubrimiento de la corriente neutra convenció a los físicos de que el modelo estándar naciente estaba en el camino correcto. El exdirector general del CERN, Luciano Maiani, citado en un artículo del CERN Courier de 2013, lo expresa de esta manera:"Al comienzo de la década, la gente generalmente no creía en una teoría estándar, a pesar de que la teoría lo había hecho todo. La corriente neutral las señales cambiaron eso. A partir de entonces, la física de partículas tuvo que probar la teoría estándar".

El siguiente avance se produjo en 1974, cuando dos grupos experimentales que trabajaban en los Estados Unidos, dirigidos por Sam Ting en Brookhaven y Burt Richter en SLAC, descubrieron un vector estrecho de resonancia, el J/psi, con desintegraciones prominentes en pares leptón-antileptón. Se propusieron muchas interpretaciones teóricas, que en el CERN discutimos por teléfono en emocionantes seminarios de medianoche con Fred Gilman en SLAC (¡casi 40 años antes de Zoom!). La interpretación ganadora fue que el J/psi era un estado ligado del quark charm y su antiquark. James Bjorken y Sheldon Glashow propusieron la existencia de este cuarto quark en 1964, y Glashow, John Iliopoulos y Maiani propusieron en 1970 su uso para suprimir interacciones neutrales débiles que cambian el sabor. término científico visitante en el CERN), Jon Rosner y Lee escribieron un artículo influyente sobre la fenomenología del encanto en 1974, y los experimentos gradualmente se alinearon con sus predicciones, con la confirmación final en 1976.

La atención de la mayoría de las comunidades teóricas y experimentales se centró entonces en la búsqueda de los bosones vectoriales W y Z masivos responsables de las interacciones débiles. Esto motivó la construcción de colisionadores de hadrones de alta energía y condujo al descubrimiento de los bosones W y Z en el CERN en 1983 por un equipo dirigido por Carlo Rubbia.

Sin embargo, a Mary K. Gaillard, Dimitri Nanopoulos y a mí mismo en el CERN nos pareció que la pregunta clave no era la existencia de los bosones vectoriales débiles masivos, sino la del bosón escalar de Higgs que permitió que el modelo estándar fuera física y matemáticamente consistente. calculable. En ese momento, la cantidad de artículos sobre la fenomenología del bosón de Higgs se podía contar con los dedos de una mano, por lo que nos propusimos describir su perfil fenomenológico con cierto detalle, cubriendo una amplia gama de posibles masas. Entre los mecanismos de producción que consideramos estaba la posible producción del bosón de Higgs en asociación con el bosón Z, que generó un interés considerable en los días de LEP 2. Entre los modos de desintegración de Higgs que calculamos estaba en un par de fotones. Este canal distintivo es particularmente interesante porque es generado por efectos cuánticos (diagramas de bucle) en el modelo estándar.

A pesar de nuestra convicción de que algo como el bosón de Higgs tenía que existir, nuestro artículo finalizaba con una nota de advertencia que era algo irónica:"Pedimos disculpas a los experimentadores por no tener idea de cuál es la masa del bosón de Higgs... y por no estar seguro de sus acoplamientos con otras partículas, excepto que probablemente todas sean muy pequeñas. Por estas razones, no queremos alentar grandes búsquedas experimentales del bosón de Higgs, pero creemos que las personas que realizan experimentos vulnerables al bosón de Higgs deben saber cómo puede aparecer".

Esta precaución se debió en parte a que los físicos veteranos de la época (Dimitri y yo teníamos menos de 30 años en ese momento) consideraban las ideas que rodeaban la ruptura de la simetría electrodébil y el bosón de Higgs con ojos bastante ictéricos. Sin embargo, a medida que pasó el tiempo, se descubrieron los W y Z masivos, la existencia o no del bosón de Higgs se elevó en la agenda experimental y no surgieron sugerencias teóricas alternativas plausibles sobre la existencia de algo como el bosón de Higgs. Los experimentadores, primero en LEP y luego en Tevatron y LHC, se enfocaron cada vez más en la búsqueda del bosón de Higgs como el bloque de construcción final del modelo estándar, que culminó con el descubrimiento el 4 de julio de 2012. + Explora más

Centrándonos en la interacción del bosón de Higgs con el quark charm