La medición más precisa de la masa del bosón de Higgs define los parámetros del universo
Se ha medido con un error de menos de una parte entre mil.
Once años después de encontrar por primera vez el bosón de Higgs, los físicos están utilizando las partículas en las que se desintegra para medir con mayor precisión su masa.
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La colaboración ATLAS del CERN ha publicado una nueva medición de la masa del bosón de Higgs con una precisión del 0,09 por ciento. Dado que la masa del Higgs es uno de los parámetros fundamentales que define muchos aspectos del universo, este tipo de precisión puede mejorar nuestra comprensión de muchas otras interacciones de partículas.
Durante décadas, el bosón de Higgs fue la gran ballena blanca de la física de partículas, la última partícula encontrada en el modelo estándar. El Gran Colisionador de Hadrones se construyó en gran medida para encontrarlo. En 2012 se descubrió con suficiente certeza para satisfacer a la comunidad física, lo que llevó a la concesión del Premio Nobel de 2013. Sin embargo, esos hallazgos todavía implicaban una considerable incertidumbre con respecto a la masa del Higgs, posiblemente lo más importante que pudimos aprender sobre él además de su existencia.
Desde entonces, se han realizado varios esfuerzos para reducir aún más el rango de masa posible, y este último resultado es el más exitoso hasta el momento.
Las masas de las partículas subatómicas se miden en electronvoltios, lo que suena confuso hasta que recuerdas que, según la famosa ecuación de Einstein, la energía y la masa son equivalentes, excepto el multiplicador de la velocidad de la luz al cuadrado. Según el nuevo resultado, la masa del Higgs es de 125,11 ± 0,11 gigaelectrones voltios (GeV).
Esto sitúa la masa del Higgs cerca del fondo del anuncio de 2012, que la situaba entre 125 y 126 GeV. Trabajos anteriores habían identificado que para que el Higgs fuera la partícula que pensábamos que era, necesitaba tener una masa entre 114 y 143 GeV, por lo que el valor real resulta estar bastante cerca de la mitad de ese rango.
Peter Higgs, que da nombre a la partícula, y sus colaboradores concluyeron que el Higgs era necesario porque tenía que haber una partícula que transportara el campo de Higgs. Esto conferiría masa a muchas partículas, particularmente a las partículas W y Z que transmiten la fuerza nuclear débil. Sin esas partículas, el universo simplemente no funcionaría.
Eso fue en 1964, y su búsqueda llevó casi 50 años, seguidos de otra década y contando para refinar aún más la masa. El valor exacto de la masa da forma a la forma en que el Higgs interactúa con otras partículas, enmarcando lo que anticipamos y dónde buscamos muchos otros aspectos de la física actual y en los primeros momentos del universo.
Puede parecer sencillo encontrar y medir la masa de una partícula tan vital, pero una característica clave del Higgs es que no dura mucho. Su vida útil esperada es de alrededor de 10-22 segundos. En consecuencia, nunca llegamos a ver el Higgs en sí, sino que sólo lo reconstruimos a partir de los productos en los que se desintegra.
En este caso, la medición se realizó primero chocando protones entre sí a gran velocidad para formar bosones de Higgs y luego observando su descomposición. La desintegración se produjo a través de dos canales, ya sea en rayos gamma de alta energía o en un par de bosones Z real y virtual, que luego se descomponen en cuatro leptones, cada uno de los cuales fue medido.
El estudio se publicará en Physical Review Letters y una preimpresión está disponible en ArXiv.org.