Producción de chorros en colisiones de hadrones

Las colisiones entre protones de alta energía que se producen en el LHC generan quarks y gluones muy energéticos. Al alejarse del punto de colisión, estas partículas emiten más gluones que pueden dividirse en más quarks y gluones, generando así un chorro relativamente estrecho de partículas.

Las mediciones del LHC suelen separarse en compartimentos (bins) con una cantidad determinada de chorros de hadrones energéticos. Un equipo de la Unión Europea investigó los efectos de la compartimentación de los chorros (jet binning), los cuales influyen en la precisión con la que se extraen los acoplamientos de las partículas del modelo estándar al bosón de Higgs. Una de las facetas más interesantes del Bosón de Higgs en el modelo estándar es la de que los acoplamientos al resto de partículas son fijos. Cualquier desvío apunta a estados físicos nuevos y desconocidos.

Los físicos del proyecto PRECISIONJETS4LHC (Precise predictions for Higgs and new physics signals with jets at the Large Hadron Collider) se valieron de técnicas de sumación para mejorar la descripción de los chorros aplicada a la búsqueda de bosón de Higgs y nuevos estados físicos, labor a la que contribuyó el rendimiento sobresaliente de los detectores del LHC. La teoría efectiva SCET ofrece un marco eficaz para la sumación en órdenes superiores.

Las funciones del haz y del chorro en SCET describen la radiación en los estados inicial y final. El equipo de físicos mostró que podría resultar sencillo de calcular al término de segundo orden (NLO). Hasta el tercer orden (NNLO) se logró por vez primera reproducir la función del chorro de quarks y calcular la función del chorro de quarks en fragmentación.

También se mejoró la descripción de la subestructura de los chorros mediante sumación y factorización en lugar de valerse únicamente de simulaciones de Monte Carlo. En concreto, su trabajo abarcó la angularidad, la carga y la masa de los chorros y los resultados se compararon con las mediciones realizadas en los detectores del LHC.

La producción de chorros hadrónicos en colisiones entre protones es uno de los procesos más básicos del LHC. Componen un trasfondo importante del modelo estándar para muchos procesos físicos nuevos. Los resultados del proyecto contribuirán a tener en cuenta mejor los chorros del haz y central y así conocer mejor los estados hadrónicos finales en el LHC.