Un estudio reciente descarta indicios de fenómenos desconocidos en la producción del bosón de Higgs, aunque no cierra la puerta a futuros descubrimientos.
MADRID, 11 Jul. (EUROPA PRESS) – Recientes cálculos sugieren que no existen indicios de nueva física en los mecanismos responsables de la formación de los bosones de Higgs, la partícula que confiere masa a la materia. Este hallazgo proviene de un estudio realizado por físicos del Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias (IFJ PAN) en Cracovia, la Universidad RWTH de Aquisgrán (RWTH) y el Instituto Max-Planck de Física (MPI).
El bosón de Higgs, conocido también como la "partícula de Dios", fue descubierto hace una docena de años en los detectores del Gran Colisionador de Hadrones (LHC). A pesar del tiempo transcurrido, sus propiedades aún no se conocen con precisión satisfactoria debido a su dificultad para producirse y observarse.
Desafíos y avances en el estudio del Bosón de Higgs
Los físicos han trabajado arduamente para desentrañar las propiedades del bosón de Higgs, enfrentando desafíos experimentales y computacionales significativos. El nuevo estudio, publicado en Physical Review Letters, representa un avance notable en este campo.
El Modelo Estándar, desarrollado en los años 70, describe coherentemente las partículas elementales de la materia (quarks, electrones, muones, tau y neutrinos) y las fuerzas electromagnéticas y nucleares. El descubrimiento del bosón de Higgs fue fundamental para este modelo, ya que explica cómo las partículas adquieren masa.
Importancia de la sección eficaz
Uno de los parámetros cruciales para los físicos es la sección eficaz de colisión, que indica la frecuencia con la que una partícula aparece en colisiones específicas. El Dr. René Poncelet, autor principal del estudio y científico del IFJ PAN, explica que su equipo se centró en determinar la sección eficaz del bosón de Higgs en colisiones gluón-gluón, responsables de aproximadamente el 90% de la producción de esta partícula en el LHC.
Superación de dificultades matemáticas
El profesor Michal Czakon (RWTH), coautor del artículo, destaca que el equipo logró superar dificultades matemáticas para incluir correcciones previamente desestimadas por su aparente insignificancia. Estas correcciones, aunque pequeñas, aportan casi una quinta parte al valor de la sección eficaz activa, comparado con las correcciones de tercer orden que representan un tres por ciento.
Efectos de las masas de Quarks
El estudio también consideró el efecto de las masas de los quarks bottom, resultando en un cambio perceptible del uno por ciento. El LHC colisiona protones, compuestos por quarks up y down, pero la presencia temporal de quarks más pesados dentro de los protones es consecuencia de las interacciones fuertes cuánticas.
Resultados y perspectivas futuras
Los valores de la sección eficaz activa para la producción del bosón de Higgs hallados por el grupo coinciden con los medidos en colisiones anteriores en el LHC, considerando las imprecisiones actuales. Esto sugiere que no hay señales de nueva física en los mecanismos de formación de los bosones de Higgs investigados hasta el momento, según el Dr. Poncelet.
Necesidad de nueva física
Aunque el Modelo Estándar ha sido fundamental, no responde a preguntas clave como el origen de las masas de las partículas elementales, la materia oscura y el predominio de la materia sobre la antimateria en el Universo. Además, no incluye la gravedad, una interacción común en la naturaleza.
Los autores del estudio subrayan que sus resultados no descartan la presencia de nueva física en los fenómenos relacionados con el bosón de Higgs. Mucho puede cambiar con los datos del cuarto ciclo de investigación del LHC, que está comenzando.
Conclusiones
El aumento de observaciones de nuevas colisiones de partículas podría reducir las incertidumbres de medición, revelando discrepancias con la teoría. Si esto ocurre, los físicos lo descubrirán en los próximos años. Por ahora, el Modelo Estándar puede considerarse más sólido que nunca, lo cual constituye un descubrimiento sorprendente del LHC.
Este estudio es un paso importante en la comprensión del bosón de Higgs y sus implicaciones para la física, aunque la búsqueda de nueva física continúa siendo un desafío apasionante para la comunidad científica.
