Las colaboraciones ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones han analizado datos de una rara desintegración del bosón de Higgs, encontrando un indicio de desacuerdo con las predicciones del modelo estándar.

Para la física de partículas, 2012 marcó un hito con el descubrimiento del bosón de Higgs, que hasta entonces era la única partícula que faltaba en la lista predicha por el modelo estándar. Ese descubrimiento no detuvo la búsqueda de nuevas partículas, que los investigadores mantienen realizando mediciones precisas de la desintegraciones menos frecuentes de las partículas conocidas. La evidencia de nuevas partículas podría aparecer como una desviación de las predicciones que hace el modelo estándar sobre el número de tales desintegraciones.

Ahora, las colaboraciones ATLAS y CMS del CERN han detectado juntas una sobreabundancia de una rara desintegración nunca antes vista que involucra al bosón de Higgs.

El modelo estándar predice que la desintegración de 15 de cada 10.000 bosones de Higgs dará como resultado la creación de un bosón Z y un fotón. En el modelo estándar, esta desintegración está mediada por un quark top o un bosón W. Pero los modelos que van más allá del modelo estándar indican que la desintegración también podría estar mediada por una o más partículas desconocidas.

El doble de lo predicho

Para explorar esta posibilidad, las colaboraciones ATLAS y CMS han buscado señales de la desintegración de Higgs en un bosón Z y un fotón en datos de colisiones protón-protón registrados entre 2015 y 2018. Los bosones Z se desintegran en dos electrones o dos muones antes de llegar a los detectores, por lo que los científicos idearon métodos para determinar si las firmas de electrones, muones y fotones encontradas en los datos se originaban a partir de eventos bosón Z-fotón. De esos eventos, seleccionaron aquellos que tenían las propiedades esperadas para una desintegración del bosón de Higgs, y encontraron el doble de lo predicho por el modelo estándar.

Por ahora los datos son insuficientes para descartar la posibilidad de que esta discrepancia sea una fluctuación estadística. En cualquier caso, los investigadores dicen que este trabajo ofrece una nueva vía para realizar pruebas de estrés del modelo estándar.

Referencias:

G. Aad et al. (ATLAS Collaboration, CMS Collaboration) (2024) Evidence for the Higgs Boson Decay to a Z Boson and a Photon at the LHC Physical Review Letters doi: 10.1103/PhysRevLett.132.021803

Nikhil Karthik (2024) Measurements of Rare Higgs Decay May Disagree with Predictions Physics 17, s4

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance