El CERN confirma las predicciones de la masa del Bosón W

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En física de partículas se desea poder entender el funcionamiento del universo desde la escala más pequeña. Para esto emplean una de las mejores herramientas que tiene la humanidad, el modelo estándar de partículas. Esta habla sobre los componentes de la materia y las interacciones entre ellas que forjan los fenómenos que vemos a gran escala. Sin embargo, ha existido un gran problema en conocer con precisión la masa de algunas de ellas. Un nuevo estudio del CERN presenta un resultado preliminar sobre el Bosón W. Mismo que en meses pasados había generado polémica en la comunidad científica.  

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La fuerza débil 

Entre los bosones, partículas mediadoras de las fuerzas, se encuentra el par Bosón Z y W. El primero cuenta con una carga neutra y el segundo con una carga positiva o negativa a del electrón. Ambos son los responsables de la interacción débil, misma que maneja los procesos de decaimiento radioactivo y es fundamental para la estabilidad de los átomos.  

Desde el descubrimiento del Bosón W hace 40 años y el consecuente galardonado con premio nobel de física de 1984, se ha tratado de medir su masa con la mayor precisión posible. Conocer este dato permite tener certeza sobre la intensidad de la fuerza débil y la masa de las partículas más pesadas. Actualmente, la teoría propone una masa de 80 354 mega electronvoltios con una incertidumbre de 7 mega electronvoltios.   

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Gráfica de las diferentes mediciones de la masa del bosón ]W y sus correspondientes incertidumbres.

Prueba de fuego a la teoría 

En caso de medir una masa del Bosón W diferente a la predicha por el modelo estándar supondría que debe existir nueva física, pero que es ignorada en los cálculos y es la causante de la diferencia.  

Desde diferentes institutos se han realizado esfuerzos en medir la masa. La mayoría ofreció un resultado con incertidumbres dentro de los límites esperados, a excepción de una. En 2022 Fermilab, de Estados Unidos, anunció la medición más precisa hasta la fecha. Esta tenía una diferencia considerable con el dato esperable y las otras estimaciones realizadas. 

En este nuevo estudio del experimento ATLAS del CERN se reanalizan catorce millones de candidatos de Bosón W producidos en colisiones Protón-Protón en el LHC. Se obtuvo un resultado de 80 360 mega electronvoltios con una incertidumbre de 6 MeV. Ofreciendo así una mejora del 16% en la precisión respecto al valor previo. 

Esto fue posible gracias a las nuevas técnicas de procesamiento de datos y análisis estadístico. Por diversos motivos la medición de la masa del Bosón W es una de las tareas más difíciles en los aceleradores de partículas. Se requiere de enorme precisión y extrema calibración. Se esperan nuevos resultados por parte de ATLAS, CMS y LHCb.  

Francisco Andrés Forero Daza
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