El LHC encuentra el bosón de Higgs

04/07/2012 12 comentarios
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Hoy 4 de Julio ha sido un día histórico para la Física de Partículas y para la ciencia en general.

Los experimentos ATLAS y CMS han anunciado en el CERN, Ginebra, el descubrimiento del bosón de Higgs con una significancia estadística de cinco sigmas. Como ya hemos comentado anteriormente (ver Crónicas del LHC I), éste es el estándar habitual en Física de Partículas necesario para proclamar un descubrimiento.

El anuncio se ha realizado hoy en una conferencia de dos horas en la que los portavoces de ATLAS y CMS han explicado sus nuevos resultados. Estas semanas estamos visitando el grupo de Física Teórica del CERN, de modo que hemos podido disfrutar de este momento histórico "in situ".

Existía una gran expectación en la comunidad científica por este evento, puesto que los resultados que el LHC había obtenido hasta la fecha, basados en menor cantidad de datos, indicaban ya que posiblemente se estaba muy cerca de descubrir el bosón de Higgs. Hemos podido comprobar por tanto cómo se ha disparado la presencia de científicos y periodistas en las instalaciones que acogen al LHC y cómo personalidades directamente relacionadas con el bosón de Higgs se han dejado ver estos días por el complejo del CERN. Entre ellos, algunos de los padres del mecanismo de Higgs: F. Englert, G. Guralnik, C. R. Hagen y el mismo Peter Higgs, invitados especiales al evento.

Muestra de la gran expectación generada han sido también las largas colas que se han formado para acceder al auditorio. A pesar de que las puertas se han abierto a las 7:30 de la mañana (la conferencia empezaba a las 9:00), la cola comenzó a formarse ya a partir de las diez de la noche del día anterior. La sala tiene un aforo de unas 450 personas y, pese a que la asistencia estaba abierta únicamente al personal y visitantes del CERN, no ha sido posible acoger a todo el mundo.

El LHC lleva acumulando datos desde hace ya más de dos años con el fin, entre otros, de intentar encontrar el Higgs. Los análisis presentados en la conferencia de hoy por ATLAS y CMS se basan en alrededor de 11 fb-1 de información acumulados hasta la fecha por cada uno de los experimentos, lo que les ha permitido anunciar de manera independiente el descubrimiento del bosón de Higgs, con una significancia estadística de cinco sigmas. La masa del bosón según el análisis presentado de diferentes canales se encuentra en el rango de 125-126 GeV, confirmando las pistas que habían dado los anteriores resultados de estos experimentos.

Es importante darse cuenta de la relevancia de este descubrimiento, que abre una nueva era en la Física de Partículas. El Higgs no es una partícula más del Modelo Estándar, pues juega un papel fundamental en la ruptura de la simetría electrodébil y en la generación de masas. Medir y entender propiedades tales como su masa o sus canales de desintegración es crucial y proporciona una gran cantidad de información sobre el Modelo Estándar y sus posibles extensiones.

En este sentido, los canales más relevantes en este análisis han sido aquellos en los que los estados finales de la colisión son dos fotones o dos leptones (por ejemplo dos electrones y dos positrones). La señal observada en estos canales supera a la que se esperaría en el Modelo Estándar, siendo en el caso de dos fotones aproximadamente el doble de lo esperado. Por otro lado en los canales en los que el Higgs se desintegra en un tau y un anti-tau o en un quark b y un anti-quark b (de momento analizados solamente por CMS) la señal ha sido inferior a lo que se esperaría en el Modelo Estándar. Si bien todavía es extremadamente prematuro hablar de desviaciones respecto al Modelo Estándar (estamos hablando de diferencias en torno a 2 sigmas que fácilmente podrían desaparecer en los próximos meses), estas observaciones seguramente darán pie en la comunidad científica a numerosas especulaciones sobre posible física mas allá del Modelo Estándar, tales como la presencia de nuevas partículas masivas o posibles extensiones del mecanismo de Higgs original.

Se espera que tanto ATLAS como CMS publiquen oficialmente a finales de mes los resultados que han presentado esta mañana, posiblemente refinando más sus análisis.

En cualquier caso, lo que si que es claro es que el evento de hoy puede considerarse como el comienzo de una nueva etapa en la Física de Partículas. La determinación precisa de las propiedades del Higgs a lo largo de los próximos años nos dirá si se trata realmente del bosón de Higgs del Modelo Estándar tal y como fue ideado originalmente o no.

Cola para entrar al auditorio minutos antes de que se abrieran las puertas a las 7:30 de la mañana. La cola se extendía a través de la cafetería del CERN.

Una de las múltiples colisiones registradas por CMS en las que el estado final son cuatro leptones (en este caso un electrón, un positrón, un muón y un anti-muón).

 

Peter Higgs durante el evento en el auditorio principal. Tras la conferencia el físico se mostraba visiblemente emocionado.

 

Francois Englert tras la conferencia, en los pasillos del grupo de física teórica del CERN.