La Partícula de Dios comprueba la mejor teoría de la ciencia
El modelo estándar de partículas busca explicar la naturaleza y características de las partículas fundamentales que componen la materia. Estas son generadas en lugares como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, donde se aceleran protones o núcleos a grandes velocidades para recolectar tanta información como sea posible de los residuos de las colisiones. Así fue como hace más de una década se confirmó la detección del bosón de Higgs. El cual sigue poniendo a prueba lo que creemos saber de la física.
Decaimiento del bosón de Higgs
El bosón de Higgs es la partícula fundamental responsable de originar la masa en la materia. Originalmente, se predijo su existencia en 1964 por el físico Peter Higgs, pero no fue hasta 2012 que se confirmaría la detección de la mal llamada Partícula de Dios. Este es parte del campo que lleva el mismo nombre, un medio que permea todo el espacio y se encarga de ofrecer una resistencia al movimiento a las partículas.
Cuando se desea estudiarlo, conocer sus propiedades y comportamiento existe un enorme reto, dado que su vida media es increíblemente baja. Al cabo de fracciones de segundo decae en otras partículas, las cuales son medidas y permiten reconstruir los primeros instantes después de la colisión. Es por esto, que es necesario conocer con antelación cuáles son los residuos que se deben buscar.
Prueba de fuego para la teoría
El modelo estándar es la mejor y más precisa teoría para conocer el universo, sin embargo, existen varias alternativas con ligeras diferencias. La gran mayoría considera más partículas de las que conocemos actuales y pueden ser detectadas cuando las mediciones no concuerdan con las predicciones.
Mientras los decaimientos más comunes permitieron confirmar su descubrimiento, los físicos desean encontrar los sucesos más raros. Aquellos que definen las delicadas interacciones entre el bosón de Higgs y las demás partículas fundamentales que también surgen en las colisiones. Cuyas probabilidades deben cumplir casi a la perfección las estimaciones teóricas.
Los experimentos ATLAS y CMS, de forma independiente, llevan varios años buscando un escenario en particular. El decaimiento de un bosón de Higgs en un fotón y un bosón Z, mismo que decaería en dos muones. El cual se estimaba debía ocurrir en el 6.6 % de los casos. Esto ofrecía además una detección limpia, donde los residuos destacarían sobre las demás partículas.
Usando datos tomados entre 2015 y 2018 por los experimentos CMS y ATLAS del LHC, la colaboración encontró las primeras evidencias de un decaimiento de un bosón de Higgs en un bosón Z y un fotón, con suficiente peso estadístico para ser relevante. Los valores esperados y medidos muestran una buena concordancia, demostrando una vez más el poder del modelo estándar.
En los próximos años, y con las mejoras para el LHC se espera repetir estos experimentos y poder determinar con mejor precisión las interacciones del bosón de Higgs. Dado que las discrepancias entre la teoría y los experimentos pueden arrojar luz sobre la existencia de nueva física que aún no conocemos.
