Observación de una nueva partícula en el LHC

Colisión detectada por el experimento CMS como posible bosón de Higgs

Científicos de las colaboraciones Atlas y CMS, dos de los experimentos que operan en el LHC (Gran Colisionador de Hadrones), han presentado hoy en el CERN los últimos resultados de la búsqueda del bosón de Higgs.La búsqueda del bosón de Higgs ha sido uno de los aspectos más candentes de la física de Partículas de las últimas décadas. Esta partícula, hasta este momento no observada, es una pieza clave en el Modelo Estándar de la Física de Partículas, que explica con gran precisión la estructura más fundamental de la materia, así como los fenómenos que ocurrieron en los primeros instantes del universo. El descubrimiento del bosón de Higgs es fundamental para la confirmación de este modelo y abre toda una nueva etapa en nuestro entendimiento del Universo. El bosón de Higgs es una manifestación del campo de Higgs, que explica el motivo por el que los cuerpos adquieren masa, a través de su interacción con este campo.Su búsqueda no es sencilla puesto que el bosón de Higgs se desintegra inmediatamente a otras partículas subatómicas cuyos rastros tienen que ser detectados y analizados con algoritmos complejos que permitan discriminar de otros tipos de colisión (la figura 1 muestra un ejemplo de las colisiones así detectadas). El ritmo de producción de un bosón de Higgs es tal que se produce uno cada miles de millones de otras colisiones en apariencia bastante similares.

Los resultados hoy presentados por ambas colaboraciones muestran un exceso de datos muy por encima de lo esperado si no existiera el bosón de Higgs, para una masa en torno a 125 GeV/c2 (unas 125 veces la masa del protón). Aunque la cantidad de posibles candidatos recogidos desde 2011 es pequeña y aún no permite realizar estudios detallados de sus propiedades, éstas resultan compatibles con las esperadas del bosón de Higgs. Los experimentos siguen tomando datos y se espera que para final de año se triplique la cantidad de datos almacenados, de manera que se podrán establecer de forma mucho más concluyente las características de la partícula observada.Para llevar a cabo estas investigaciones, se establecen grupos de miles de científicos de decenas de países que colaboran durante decenas de años, para la construcción y operación de grandes y complejos experimentos. En particular, el Instituto de Física de Cantabria (Centro Mixto de la Universidad de Cantabria y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas) ha venido colaborando en el diseño y construcción de uno de estos grandes detectores, CMS, desde el año 1995, liderados por Teresa Rodrigo (actualmente Presidenta del Consejo de la colaboración CMS). El IFCA se responsabilizó de la construcción de uno de los subdetectores, el sistema de alineamiento de las cámaras de muones. Además, el IFCA alberga uno de los centros de análisis de datos de este experimento, a disposición de científicos de todo el mundo.Desde 2008, investigadores del IFCA participan en la operación del experimento y en el análisis de los datos tomados. El análisis de datos, coordinado por Rocío Vilar y Celso Martínez, se ha centrado en la búsqueda del bosón de Higgs en una de sus posibles desintegraciones (a dos bosones W) y sus contribuciones forman parte de los resultados presentados por la colaboración hoy. También se han realizado otros estudios importantes, como la búsqueda de partículas llamadas supersimétricas o la medida precisa de las propiedades del quark top. El equipo está compuesto además por los investigadores Alicia Calderón, Shan-huei Chuang, Marta Felcini, Marcos Fernández, Gervasio Gómez, Alberto Graziano, Amparo López, Jesús Marco, Francisco Matorras, Ana Rodríguez, Alberto Ruiz, Luca Scodellaro e Iván Vila. A ellos hay que añadir a los estudiantes que están desarrollando su tesis doctoral en este experimento: Jordi Duarte, Clara Jordá, Javier Brochero y Francisca Muñoz e ingenieros que contribuyen a la operación del detector y los sistemas informáticos: Ibán Cabrillo, Javier González, Álvaro García, Rafael Marco y Pablo Orviz. El proyecto se ha desarrollado gracias al apoyo del Ministerio de Economía y competitividad, a través del Programa Nacional de Física de Partículas y del proyecto Consolider-Ingenio “Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear” (CPAN).