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El bosón de Higgs más ligero hará más difícil su caza

Posted by keithcoors_00 en 17 marzo, 2009

El que anda en silencio, cazar espera.

Anónimo

Desde Nature e Interactions
Traducción y resumen: KC



La partícula boson de Higgs puede ser más ligera – y la carrera por encontrarla será más difícil – de lo que los físicos de partículas habían esperado, según los últimos resultados del acelerador de partículas Tevatron en el Fermi National Accelerator Laboratory en Batavia, Illinois.

El 13 de marzo, los científicos anunciaron allí que habían descartado una parte crucial en la caza por la ‘partícula de Dios’, que se piensa que confiere masa a todas las otras partículas. Los resultados sugieren que el boson de Higgs no está en el rango alto de masas de partículas, y los físicos debem seguir buscando pruebas del boson de Higgs en la parte inferior de masa en los residuos de las colisiones de partículas dejan en el interior del Tevatron.

Esto significa que los científicos en el Large Hadron Collider (LHC) del CERN, en Europa, el laboratorio de física de partículas cerca de Ginebra, Suiza, no tendrán un camino rápido hacia el éxito. El LHC se diseñó para colisionar partículas con cinco veces la energía del Tevatron, y que han sobresalido en la caza de una alta masa de partículas de Higgs.

“Si el Higgs existe en el intervalo alto de masas, entonces podría haber previsto el descubrimiento ocurriría muy rápidamente”, dice Darien Wood, un físico de partículas en la Universidad Northeastern en Boston, Massachusetts, y el portavoz de DZero, uno de los dos experimentos principales en el Tevatron.

La búsqueda se estrecha

Lyn Evans, jefe de proyecto en el LHC – que está siendo reparado después de haber sido dañado durante las pruebas de puesta en marcha en septiembre de 2008 – dice que el régimen de alta en masa fue la “evidencia” para el avance de ambos el LHC y el Tevatron. Eso es porque hay menos partículas de desechos con estas altas energías, por lo que es más fácil de filtrar los datos en busca de una traza de la partícula de Higgs.

“El hecho de que se haya excluido al bosón de Higgs en esta banda va a hacer más difícil para todos”, dice Evans. El último análisis de los datos del CDF (Detector de Colisiones en Fermilab) y los experimentos de colisiones DZero ahora excluyen una fracción significativa de la masa permitida del bosón de Higgs establecida por las mediciones anteriores. Estos experimentos predicen que la partícula de Higgs debe tener una masa entre 114 y 185 GeV/c2 (ver nota). Ahora, los resultados de CDF y DZero labrararon una sección en el centro de esta gama y establecieron que no puede tener una masa de entre 160 y 170 GeV/c2.

“La destacada actuación del CDF, el Tevatron y DZero juntos han producido este importante resultado”, dijo Dennis Kovar, Director Asociado de la Oficina de Ciencia para Física de Alta Energía en el Departamento de Energía de los EE.UU. “Estamos mirando hacia adelante para seguir encontrado limitaciones a la masa de Higgs en el Tevatron”.

La partícula de Higgs es una piedra angular en el marco teórico conocido como Modelo Estándar de partículas y sus interacciones. Según el Modelo Estándar, el boson de Higgs explica por qué algunas partículas elementales tienen masa y otras no. Hasta la fecha, la partícula de Higgs ha eludido la detección directa.

Búsquedas en el Large Electron Positron Collider en el laboratorio europeo CERN establecieron que el boson de Higgs debe pesar más de 114 GeV/c2. Los cálculos de los efectos cuánticos implican que el boson de Higgs requiere que su masa sea inferior a 185 GeV/c2.

La observación de la partícula de Higgs es también uno de los objetivos de los experimentos del Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, que planean registrar los datos de su primer choque antes de finales de este año. El éxito de la búsqueda en el territorio de Higgs en el Tevatron ha sido posible gracias al excelente rendimiento del acelerador y las contínuas mejoras que los investigadores incorporan en el análisis de datos de las colisiones.

“El Colisionador Tevatron del Fermilab normalmente produce cerca de diez millones de colisiones por segundo”, dijo Darien Wood. “El Modelo Estándar predice el número de veces al año hay que esperar para ver el boson de Higgs en el detector, y con qué frecuencia debemos ver señales de partículas que pueden simular una Higgs. Mediante técnicas de análisis de nuestro refinado y recopilando más y más datos, el verdadera señal de Higgs, si es que existe, tarde o temprano emerge. “

Para aumentar sus posibilidades de encontrar el boson de Higgs, los científicos de CDF y DZero combinan los resultados de sus análisis por separado, duplicando de manera efectiva los datos disponibles. “Una colisión de partículas en el colisionador Tevatron puede producir un boson de Higgs en muchas formas diferentes, y las partículas de Higgs pueden decaer en diversos partículas”, dijo el co-portavoz de la CDF Rob Roser, del Fermilab.

“Cada experimento examina más y más posibilidades. Por la combinación de todos ellos, esperamos ver un primer indicio de la partícula de Higgs”. Hasta el momento, los equipos de CDF y DZero cada uno han analizado alrededor de tres femtobarns inversos de datos de colisión – la unidad científica que los investigadores utilizan para contar el número de colisiones. Cada experimento espera recibir un total de alrededor de 10 femtobarns inversos a finales de 2010, gracias al excelente desempeño del Tevatron. El colisionador sigue establecido numerosos récords de rendimiento, aumentando el número de colisiones protón-antiprotón que produce.

El resultado de la búsqueda de Higgs es uno de los aproximadamente 70 resultados que la colaboración CDF y DZero presentaron en la conferencia anual sobre Física Eelectrodébil y Teorías Unificadas conocida como los Encuentros de Moriond, entre el 7 y el 14 de marzo. En el último año, los dos experimentos han producido cerca de 100 publicaciones y alrededor de 50 Ph.Ds que han avanzado de física de partículas hacia la frontera de la energía.



Nota: Una forma de expresar la masa de una partícula es recurrir a la relación E=mc2. Así su masa estará en función de su energía dividida entre el cuadrado de la velocidad de la luz (c).

Imagen superior: Tevatron Fermilab
Imagen inferior: El experimento CDF en el Fermilab

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