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El descubrimiento del Bosón de Higgs puso al mundo de la física patas arriba al demostrar por primera vez la existencia de una partícula que da a la materia su masa, algo clave para la formación de estrellas, planetas y la aparición de la vida. Pero ahora, un equipo de físicos de partículas ha descubierto una nueva desintegración del bosón de Higgs que contradice las predicciones del Modelo Estándar y abre la puerta a una nueva física.

El Bosón de Higgs se descubrió en 2012 gracias al acelerador de partículas más potente del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones instalado en el laboratorio europeo CERN, en Ginebra. Desde entonces se han medido muchas propiedades de esta partícula, incluida su interacción con otras partículas o sus campos asociados, que siguen al pie de la letra las predicciones del Modelo Estándar.

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Pero queda un fleco por investigar: la predicción teórica de que un bosón de Higgs se desintegraría ocasionalmente y produciría un fotón (partícula de luz) y un bosón Z, una partícula sin carga que junto con los dos bosones W transmite la fuerza débil.

Ahora, investigadores de los laboratorios ATLAS y CMS del CERN, han usado datos de colisiones realizados entre 2015 y 2018 para buscar esta desintegración. El equipo ha desgranado sus descubrimientos en un artículo de la revista Physical Review Letters.

Qué han visto

El Gran Colisionador de Hadrones del CERN es un acelerador de partículas de alta energía que lanza protones en direcciones opuestas y los hace colisionar en puntos específicos del detector millones de veces por segundo. En este caso, los investigadores aseguran que la energía de la colisión de los dos protones que analizaron fue de 13 billones de electronvoltios, justo por debajo del máximo actual de la máquina. Esto equivale aproximadamente a la energía cinética de un mosquito medio, o de un grano de sal, viajando a un metro por segundo, explica el equipo.

El Modelo Estándar predice que unas 15 veces por cada 10.000 desintegraciones, el bosón de Higgs debería desintegrarse en un bosón Z y un fotón. Sin embargo, los investigadores hallaron desintegraciones de 34 veces por cada 10.000 desintegraciones. La diferencia relativamente grande apunta, según los científicos, a la posibilidad de una discrepancia con la teoría que podría deberse a una nueva física.

"Este resultado tan bonito se ha obtenido junto con la colaboración CMS. Es, de acuerdo con la predicción del Modelo Estándar, el estado final más raro del bosón de Higgs, del que hemos visto la primera evidencia", dijo Andreas Hoecker, portavoz de la colaboración ATLAS. "La desintegración se produce a través de bucles cuánticos y, por lo tanto, es sensible a la nueva física de una manera similar, pero no exactamente igual, a la desintegración de dos fotones que contribuyó al descubrimiento del bosón de Higgs por ATLAS y CMS en 2012".

La respuesta puede estar en la supersimetría

Una posibilidad para esa física más allá del Modelo Estándar, aseguran, es la supersimetría: una teoría que da solución a muchos enigmas del Modelo Estándar y que postula una relación entre partículas llamadas fermiones y otras llamadas bosones de distintos espines (el momento angular que pueden tener las partículas por el mero hecho de existir).

"Este resultado es impresionante por varias razones", añadió Monica Dunford, investigadora del CMS. "Experimentalmente, somos capaces de medir con mucha precisión estos procesos tan poco frecuentes. Son una poderosa prueba del Modelo Estándar y de posibles teorías más allá de él. Estos resultados son un anticipo de lo que seguiremos siendo capaces de lograr".