En la Conferencia Europea de Física de 2025 (EPS-Hep) celebrada en Marsella, Francia, la colaboración de Atlas presentó nuevos descubrimientos convincentes en su estudio del colapso de Higgsboson.
Los resultados muestran un gran salto en la identificación de dos modos de atenuación evasivos del bosón de Higgs del gran colider de hadrones (LHC) basado en la combinación de datos Run 2 y Early Run 3.
Estas raras vías de descomposición no son solo anomalías estadísticas. Puede reconstruir nuestra comprensión de cómo las partículas básicas adquieren masa e incluso sugieren física más allá de los modelos estándar.
¿Qué es el bosón de Higgs?
Primero predicho en la década de 1960 y confirmado en 2012, el bosón de Higgs es la base de un modelo estándar de física de partículas.
Está vinculado a Higgsfield, un campo de energía invisible que penetra el espacio e imparte masa a las partículas. Sin Higgsfield, las partículas básicas siguen siendo grandes, lo que hace que el universo sea imposible, como lo conocemos.
Estudiar la descomposición de Higgs-Boson proporciona una comprensión más profunda de cómo esta partícula interactúa con otras partículas básicas, especialmente las partículas de generación de luz, abriendo la puerta a nuevas posibilidades físicas.
Primera evidencia de que Higgs se derrumba en Muong
El colapso del bosón de Higgs en dos lunas es extremadamente raro, con uno de cada 5,000 Higgs atenuado.
Sin embargo, los muones pertenecen a la segunda generación de fermiones, por lo que es una preocupación científica.
Anteriormente, las interacciones de Higgs se han identificado solo en las partículas de tercera generación más pesadas, como Taurepton y Quarks superior e inferior.
Al analizar los datos de la ejecución 2 de LHC 2 y la ejecución inicial 3, los investigadores de Atlas informaron una observación de desviación estándar 3.4 de H → μμ, con una sensibilidad predicha de 2.5 desviación estándar.
Esto mejora los sugerencias anteriores de las colaboraciones de Atlas y CMS, lo que nos acerca al descubrimiento donde se confirmó este modo de atenuación.
Z -Boson: mayor sensibilidad de la decadencia de fotones
El segundo hallazgo principal se centra en la descomposición de H → Zγ. Esta vía involucra a los bosones Z que se descomponen en un par de electrones o en un par Mune y fotones, y ocurre a través de un bucle intermedio de partículas virtuales.
Debido a que estos bucles pueden contener partículas desconocidas, esta descomposición es una ventana potencial hacia la física más allá del modelo estándar actual.
El último análisis de Atlas encontró un exceso de consistente con esta descomposición en 2.5 desviación estándar, que aumentó a partir de la sensibilidad esperada de 1.9.
Esta es actualmente la sensibilidad más severa y esperada a este proceso hasta la fecha, superando los resultados de los datos anteriores de Atlas-CMS ejecutando 2.
Cómo los investigadores han revelado estas desintegraciones inusuales
Separar estas señales raras no fue fácil. El «ruido» de fondo de las interacciones de partículas estándar puede ocultar fácilmente signos sutiles de desintegración de bosones de Higgs.
Para abordar esto, los científicos han mejorado el modelado de procesos de fondo y las técnicas sofisticadas de selección de eventos. Los eventos fueron clasificados por el modo de producción de Higgs para mejorar la claridad de posibles firmas de atenuación.
El éxito de este trabajo fue posible gracias al vasto conjunto de datos proporcionado por LHC y el rendimiento de vanguardia de los detectores ATLAS.
Una nueva era de descubrimiento
Estos hallazgos representan hitos en la investigación de Higgsboson. A medida que se vierten más datos de las operaciones Run 3 y Future LHC, los investigadores esperan fortalecer estas observaciones y confirmar quizás como un descubrimiento a gran escala.
Con nuevas ideas sobre la decadencia de Higgs-Boson, los científicos se están acercando a la posibilidad de desentrañar los mecanismos completos del universo y revelar una nueva física que espera más allá de los modelos estándar.
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