En busca de una física nueva
El descubrimiento del bosón de Higgs confirmó la existencia de la única pieza que faltaba en el rompecabezas del modelo estándar, la teoría que valida nuestro conocimiento actual sobre la materia y la energía al nivel más básico. Con fondos procedentes de la UE, se han buscado excepciones a esta teoría que podrían ayudarnos a ahondar en el conocimiento de la física.
Desde que se descubriera el bosón de Higgs allá por 2012, se pusieron en
marcha distintas iniciativas para describir en su totalidad la
partícula que se cree que otorga masa a otras partículas elementales.
Existe la posibilidad de que haya bosones de Higgs adicionales que
también contribuyan a aportar masa a las partículas. Gracias a las
mediciones de precisión efectuadas en el Gran Colisionador de Hadrones
(LHC) de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN),
en Suiza, un grupo de físicos financiados por la UE se propuso confirmar
o descartar esta hipótesis.
El proyecto «Tools for the Large Hadron Collider - From Lagrangian
to the experimental analysis» (LHC-TOOLS-PHYS) reunió a físicos
experimentales y teóricos para trabajar en el modelo de dos dobletes de
Higgs. Se programó un nuevo código informático para analizar hipótesis
específicas sugeridas por los experimentos del LHC. Se utilizaron
escáneres para distinguir diferentes patrones de simetría rota.
El modelo estándar exige que las partículas portadoras de la fuerza
electrodébil presenten la misma masa cero —simétrica— para permitir la
unificación de la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil. La
teoría logra describir la ruptura de la simetría electrodébil con una
partícula escalar, el bosón de Higgs, pero lo que no consigue explicar
es la asimetría de bariones constatada en el Universo o la existencia de
la materia oscura.
En este contexto, el equipo del proyecto LHC-TOOLS-PHYS estudió
extensiones del modelo estándar al sector escalar. Estas mínimas
extensiones proporcionaron una rica fenomenología de física de
partículas con rastros diferenciados que se pueden comprobar en el LHC.
En caso de que existiese un segundo o incluso un tercer bosón de Higgs,
el LHC podría generarlos cuando empiece a trabajar con energías más
altas en 2015.
El equipo del proyecto LHC-TOOLS-PHYS encontró en el quark cima una
sonda excelente para investigar el mecanismo de generación de la masa y
se trata muy probablemente del canal favorito de desintegración de
nuevas partículas pesadas. En el LHC se produce todos los años una
cantidad ingente de quarks cima. Se propuso usar METOP, un generador de
eventos Montecarlo, para obtener predicciones del modelo estándar y
compararlas con los datos experimentales.
Se han dado a conocer a la comunidad científica las herramientas de
software empleadas y las hipótesis examinadas en el proyecto
LHC-TOOLS-PHYS. En particular, la iniciativa de colaboración «A Toroidal
LHC Apparatus» (ATLAS) ha aceptado METOP como generador de eventos
oficial. Se espera que contribuya al análisis de nuevos datos
procedentes de la siguiente serie de experimentos del LHC con energías
más altas y que confirme la expansión del modelo estándar a una teoría
más sólida.
publicado: 2015-04-02
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