Descubren que el Bosón de Higgs se desintegra en dos Muones


Los físicos de las colaboraciones ATLAS y CMS en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN han informado de pruebas sólidas de la desintegración del bosón de Higgs en un par de muones.

En 2012, los físicos del CERN informaron del descubrimiento de un nuevo bosón con una masa cercana a los 125 GeV y propiedades compatibles con las esperadas para el bosón de Higgs, una partícula fundamental propuesta por primera vez en 1964. Con este descubrimiento se hacía oficial el descubrimiento del bosón de Higgs.

En el modelo estándar, el bosón de Higgs es una partícula de espín cero que se prevé que surja del campo de Higgs, el cual es responsable de la ruptura espontánea de simetría electrodébil.

Hasta ahora, los físicos han observado que el bosón de Higgs se desintegra en diferentes tipos de bosones de gauge, como los bosones y fotones W y Z; fermiones más pesados ​​como los leptones tau; e interacciones con los quarks más pesados, cima y fondo.

Los muones son mucho más ligeros en comparación y su interacción con el campo de Higgs es más débil. Por lo tanto, las interacciones entre el bosón de Higgs y los muones no se habían visto previamente en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

El descubrimiento
Los físicos de la Colaboración CMS lograron obtener evidencias de la desintegración del bosón de Higgs en dos muones con 3 sigma, lo que significa que la posibilidad de ver esta desintegración por fluctuaciones estadísticas es menor de uno en 700.

Por otra parte, el resultado de 2 sigma de la Colaboración ATLAS significa que las posibilidades son de una en 40.

La combinación de ambos resultados aumentaría la importancia muy por encima de 3 sigma, y proporciona una fuerte evidencia de la desintegración del bosón de Higgs a dos muones.

Lo que hace que estos experimentos sean tan desafiantes es que por cada bosón de Higgs predicho que se descompone en dos muones, hay miles de pares de muones producidos a través de otros procesos que imitan la firma experimental esperada.

La firma característica de la desintegración del bosón de Higgs en muones es un pequeño exceso de eventos que se agrupan cerca de una masa de pares de muones de 125 GeV.

Así pues, aislar el bosón de Higgs en interacciones de pares de muones no es tarea fácil.

La confirmación
Para hacerlo, ambos experimentos midieron la energía, el impulso y los ángulos de los candidatos a muones que resultan de la desintegración del bosón de Higgs.

Además, se mejoró la sensibilidad de los análisis a través de métodos sofisticados como estrategias de modelado de fondo, y otras técnicas avanzadas como algoritmos de aprendizaje automático.

La Colaboración CMS combinó cuatro análisis separados, cada uno optimizado para categorizar eventos físicos con posibles señales de un modo específico de producción del bosón de Higgs.

La Colaboración ATLAS dividió sus eventos en 20 categorías que tenían como objetivo modos específicos de producción del bosón de Higgs.

"CMS se enorgullece de haber alcanzado esta sensibilidad para la desintegración de los bosones de Higgs en muones y de mostrar la primera evidencia experimental de este proceso", dijo el Dr. Roberto Carlin, portavoz de la Colaboración CMS.

"El bosón de Higgs parece interactuar también con partículas de segunda generación de acuerdo con la predicción del Modelo Estándar, un resultado que se refinará aún más con los datos que esperamos recopilar en la próxima ejecución".

"Las mediciones de las propiedades del bosón de Higgs han alcanzado un nuevo de precisión, y se pueden abordar los modos de desintegración raros", dijo el Dr. Karl Jakobs, portavoz de la Colaboración ATLAS.

"Estos logros se basan en el gran conjunto de datos del LHC, la eficiencia y el rendimiento excepcional del detector ATLAS y el uso de técnicas de análisis novedosas".

Referencia de los documentos científicos:
CMS Collaboration. 2020. Measurement of Higgs boson decay to a pair of muons in proton-proton collisions at s√=13TeV. CENR, report # CMS-PAS-HIG-19-006

ATLAS Collaboration. 2020. A search for the dimuon decay of the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector. Phys. Lett. B, in press; arXiv: 2007.07830

Publicar un comentario

0 Comentarios