{"id":8526,"date":"2013-04-01T10:41:22","date_gmt":"2013-04-01T09:41:22","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=8526"},"modified":"2013-04-01T10:41:22","modified_gmt":"2013-04-01T09:41:22","slug":"%c2%bfse-ha-encontrado-ya-el-boson-de-higgs","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2013\/04\/01\/%c2%bfse-ha-encontrado-ya-el-boson-de-higgs\/","title":{"rendered":"\u00bfSe ha encontrado ya el Bos\u00f3n de Higgs?"},"content":{"rendered":"

\u00bfSe ha descubierto \u201cel\u201d Bos\u00f3n de Higgs<\/a>?<\/h2>\n
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Con ese t\u00edtulo, D.Francisco Matorras\u00a0Weinig<\/strong><\/em>, Catedr\u00e1tico de f\u00edsica at\u00f3mica, molecular y nuclear, Instituto de F\u00edsica de Cantabria<\/a> (Universidad de Cantabria – CSI<\/a>C) Web de la Real Sociedad Espa\u00f1ola de F\u00edsica, el trabajo siguiente.
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\"La<\/p>\n

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Recientemente ha llegado a los medios de comunicaci\u00f3n una noticia en la que se aseguraba el descubrimiento del bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a><\/strong> (al que llamar\u00e9 aqu\u00ed BEH, bos\u00f3n<\/a> de Brout-Englert-Higgs<\/a>, de acuerdo con la tendencia actual de reconocer la contribuci\u00f3n de estos tres f\u00edsicos en el desarrollo de esta idea o simplemente Higgs<\/a>, de acuerdo con la jerga habitual). Puede que ante ella muchos se hayan sentido perplejos plante\u00e1ndose muchas preguntas. Desde el \u00bfes esto cierto? al \u00bfpero no se hab\u00eda descubierto ya? o incluso \u00bfqu\u00e9 es el bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a>? Mediante estas l\u00edneas intentar\u00e9 aclarar la situaci\u00f3n y explicar en qu\u00e9 resultados se basa esta noticia.<\/p>\n<\/div>\n

Respecto de la \u00faltima pregunta se ha escrito bastante y no es mi intenci\u00f3n dar aqu\u00ed una descripci\u00f3n detallada de lo que es el BEH y de su importancia en la F\u00edsica de Part\u00edculas. Simplemente intentar\u00e9 resumir en dos l\u00edneas las ideas principales. El BEH es una part\u00edcula elemental predicha en el contexto del llamado Modelo Est\u00e1ndar<\/strong> (en adelante referido como SM por sus siglas en ingl\u00e9s) hace cerca de 50 a\u00f1os, pero que no hab\u00eda sido observada pese a la realizaci\u00f3n de multitud de experimentos con este objetivo. El SM ha demostrado un poder predictivo impresionante y ha explicado con precisi\u00f3n todos los experimentos y observaciones del mundo de las part\u00edculas elementales. Sin embargo, por argumentos que no voy a entrar a discutir aqu\u00ed, el modelo necesita la existencia de un campo que llena el Universo (el campo de Higgs<\/a>). Si el campo existe, tambi\u00e9n deber\u00eda existir un nuevo tipo de part\u00edculas, precisamente los bosones<\/a> de Higgs<\/a><\/strong>, con unas propiedades peculiares. Encontrar esta part\u00edcula se convirti\u00f3 en uno de los problemas clave de la f\u00edsica de part\u00edculas en las \u00faltimas d\u00e9cadas<\/strong>, para confirmar la consistencia del modelo en el que se basa nuestro actual entendimiento del universo a esta escala o para desecharlo, obligando a replantear toda la F\u00edsica de Part\u00edculas.<\/p>\n

Respecto a la perplejidad de quienes daban por hecho que ya se hab\u00eda descubierto, es cierto que ya circularon noticias parecidas hace unos meses. A finales de 2011 se present\u00f3 a los medios (y m\u00e1s adelante se public\u00f3 en revistas especializadas) la \u201cevidencia\u201d de una se\u00f1al compatible<\/strong> con el BEH y posteriormente en Julio de 2012, con m\u00e1s datos, la \u201cobservaci\u00f3n\u201d de esta se\u00f1al.\u00a0 El acelerador LHC hab\u00eda sido capaz de realizar colisiones a unas energ\u00edas jam\u00e1s alcanzadas<\/strong> y dos complejos detectores ATLAS y CMS, hab\u00edan sido capaces de identificar entre ellas algunas compatibles con la producci\u00f3n de BEH. Quiero recordar que cada uno de estos experimentos se lleva a cabo por grupos de dos o tres mil cient\u00edficos, entre los que se encuentran investigadores de universidades.<\/p>\n

\"Distribuciones<\/p>\n

y centros de investigaci\u00f3n espa\u00f1oles1<\/sup>. Aclarar a quien pueda haber llamado la atenci\u00f3n, que la diferencia entre evidencia y observaci\u00f3n<\/strong>, consiste en la significaci\u00f3n estad\u00edstica de la se\u00f1al observada. En este tipo de b\u00fasqueda, como en muchos casos en F\u00edsica de Part\u00edculas, se trata de discriminar una tenue se\u00f1al producida por colisiones \u201cinteresantes\u201d por encima de un fondo producido por colisiones \u201cnormales\u201d, que nada tienen que ver con el Higgs<\/a>, pero dejan una se\u00f1al similar en los detectores. La diferencia entre no decir nada, indicar una evidencia o una observaci\u00f3n estriba en cu\u00e1n improbable es que la se\u00f1al observada sea una fluctuaci\u00f3n del fondo. Pues bien, los resultados indicaban la existencia de cierto tipo de colisiones que encajaban con las predichas por la existencia del BEH y con una probabilidad despreciable de provenir de fluctuaciones de fondo. En concreto, se hablaba de un exceso \u201ccompatible\u201d con lo esperado en producci\u00f3n y desintegraci\u00f3n de un BEH de acuerdo con el SM. La part\u00edcula ten\u00eda que ser un bos\u00f3n<\/a> (dado que se desintegra a pares de fotones<\/a>, dos objetos de spin 1), \u00a0no era compatible con ning\u00fan otro proceso o part\u00edcula conocidos hasta ahora y encajaba razonablemente con lo predicho para un BEH. Sin embargo, no existe la seguridad de que sea exactamente \u201cel\u201d bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a>, exactamente lo predicho por el modelo. El mensaje de los experimentos fue cauto: \u201cse ha descubierto una nueva part\u00edcula elemental, esta part\u00edcula es un bos\u00f3n<\/a> y se parece a lo que esperar\u00edamos para un BEH, sin embargo no podemos confirmar que sus todas sus propiedades coincidan con las esperadas para un Higgs<\/a>\u201d. Por lo tanto, en ese momento no se afirm\u00f3 que se hab\u00eda descubierto \u201cel\u201d bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a>.<\/p>\n

\u00bfCu\u00e1l ha sido el cambio de estas \u00faltimas semanas?<\/strong> El CERN, bas\u00e1ndose en los \u00faltimos resultados presentados por las colaboraciones ATLAS y CMS en las series de conferencias \u201cRencontres de Moriond<\/a>\u201d \u00a0emiti\u00f3 una nota de prensa en la que se anunciaba: \u201cNuevos resultados indican que la part\u00edcula encontrada en el CERN es el bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a>\u201d. Ambas colaboraciones presentaron numerosos resultados, que completaban el an\u00e1lisis de las colisiones del LHC registradas en 2011 y 2012, inclu\u00edan nuevas formas de producci\u00f3n y desintegraci\u00f3n y, sobre todo, las primeras medidas de las propiedades de esta part\u00edcula. De todos los nuevos resultados presentados destacar cuatro, m\u00e1s all\u00e1 del hecho fundamental del que nadie duda ya, de que se confirma la existencia de esta nueva part\u00edcula<\/strong>.<\/p>\n

    \n
  1. Estudio de la producci\u00f3n de Higgs<\/a><\/em>. Ambos experimentos comienzan a proporcionar medidas razonablemente precisas de la secci\u00f3n eficaz de producci\u00f3n, que est\u00e1n de acuerdo con las predichas por el SM (aunque ATLAS obtiene un valor ligeramente m\u00e1s alto y CMS uno ligeramente m\u00e1s bajo). Adem\u00e1s se comienzan a observar procesos de producci\u00f3n menos probables, tambi\u00e9n de acuerdo con las predicciones, los llamados VBH (producci\u00f3n por fusi\u00f3n de bosones<\/a> vectoriales) y VH (producci\u00f3n de un bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a> acompa\u00f1ado de un bos\u00f3n<\/a> Z o W).<\/li>\n
  2. Estudio de la desintegraci\u00f3n del Higgs<\/a><\/em>. \u00a0Se aportan ya un conjunto bastante completo de observaciones para muchos de los posibles canales de desintegraci\u00f3n. El descubrimiento se realiz\u00f3 fundamentalmente en base a los llamados canales ZZ y gg, en que el Higgs<\/a> se detecta por su desintegraci\u00f3n a pares de bosones<\/a> Z o de fotones<\/a>. Adem\u00e1s de refinar las medidas en estos canales, se han complementado con las de otros como el WW (dos bosones<\/a> W), bb (pares de quarks<\/a> beauty) o tt (pares de leptones<\/a> tau<\/a>). Contrariamente a algunos indicios iniciales, en ninguno de los casos se observan desviaciones significativas de lo esperado para el SM. De todos estos resultados se ha derivado informaci\u00f3n sobre la intensidad de los acoplamientos a bosones<\/a> y fermiones<\/a> y, una vez m\u00e1s, no hay desviaciones del SM (Figura 1).<\/li>\n
  3. Masa de la part\u00edcula<\/em>. Se ha medido la masa de esta part\u00edcula con bastante precisi\u00f3n, situ\u00e1ndola entre 125 y 126 GeV\/c2<\/sup>. Aunque el SM no proporciona una predicci\u00f3n sobre la masa del Higgs<\/a> (\u00e9ste es uno de los motivos de la dificultad de su b\u00fasqueda), \u00e9sta interviene de forma indirecta en los c\u00e1lculos de todas las predicciones del SM. El valor obtenido est\u00e1 dentro del (amplio) rango permitido.<\/li>\n
  4. Spin y paridad<\/em>. Finalmente, m\u00e1s novedoso y probablemente m\u00e1s importante, se han comenzado a realizar medidas del spin y la paridad de la part\u00edcula encontrada. Dentro del SM, el Higgs<\/a> debe ser un escalar, esto es, debe ser una part\u00edcula de spin cero y paridad positiva. Del estudio de correlaciones angulares en las desintegraciones de canales bos\u00f3nicos se ha excluido la mayor\u00eda de las combinaciones spin\/paridad posibles, y de los casos restantes el m\u00e1s favorable es precisamente el deseado (un ejemplo se muestra en la figura 2). A\u00fan no se puede confirmar al 100%, pero todo indica que efectivamente el estado observado corresponde con un bos\u00f3n<\/a> escalar.<\/li>\n<\/ol>\n

    En este punto uno est\u00e1 tentado de parafrasear el dicho anglosaj\u00f3n del pato, \u201csi se produce como un Higgs<\/a>, se desintegra como un Higgs<\/a> y tiene el spin de un Higgs<\/a> entonces…<\/strong>\u201d Sin embargo los experimentos ATLAS y CMS siguen siendo cautos y se limitan a trasmitir los resultados, que es cierto parecen confirmar que la part\u00edcula observada se comporta de una forma muy parecida a lo que esperamos de un BEH en el SM. Primero hay que esperar a que estos resultados preliminares sigan el proceso habitual en estos casos tras su presentaci\u00f3n en una conferencia: revisi\u00f3n interna adicional dentro del experimento y publicaci\u00f3n en una revista tras revisi\u00f3n externa. Incluso si todos estos resultados se confirman tras estos filtros adicionales, quedar\u00eda al menos una pregunta importante que resolver para poder decir con completa confianza que se ha detectado \u201cel\u201d bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a>. He hablado antes de los acoplamientos, que ajustaban a lo esperado por el SM. Sin embargo, los datos registrados son insuficientes para garantizar con precisi\u00f3n la propiedad fundamental de que el acoplamiento es proporcional a la masa de las part\u00edculas al cuadrado. Habr\u00e1 que esperar algunos a\u00f1os para tener m\u00e1s luz en estos aspectos.<\/p>\n

    Y si somos atrevidos y aceptamos sin reservas estos resultados, olvidamos la cautela e ignoramos los aspectos pendientes que acabo de citar, entonces \u00bfpodr\u00edamos decir que es \u201cel\u201d Higgs<\/a>? Para muchos f\u00edsicos de part\u00edculas, ni siquiera as\u00ed podr\u00edamos decirlo propiamente. A pesar del gran \u00e9xito del SM en reproducir las observaciones, existen distintos argumentos te\u00f3ricos que hacen sospechar que no es la teor\u00eda \u00faltima a escala de las part\u00edculas elementales, sino que es un subconjunto o una adaptaci\u00f3n de otro modelo m\u00e1s general (de forma parecida a como la mec\u00e1nica newtoniana es un caso particular de la relatividad<\/a> especial). La extensi\u00f3n preferida del SM se basa en la llamada supersimetr\u00eda<\/a>. Dentro de este conjunto de modelos, no habr\u00eda uno, sino varios tipos de bosones<\/a> de Higgs<\/a>. Podr\u00edamos estar observando el m\u00e1s ligero de todos ellos, con unas propiedades muy similares a las del BEH del SM. De la simple medida de estas propiedades, el LHC no ser\u00e1 capaz de distinguir entre ambos. La b\u00fasqueda actual se centra en encontrar los higgses adicionales u otras nuevas part\u00edculas que tambi\u00e9n son predichas por estos modelos. En ese sentido, para todos aquellos que conf\u00edan en este tipo de modelos, no es \u201cel\u201d \u00a0sino \u201cun\u201d Higgs<\/a>,.<\/p>\n

    Por lo tanto, en respuesta a las preguntas planteadas y desde mi punto de vista como f\u00edsico experimental, creo que a\u00fan no podemos decir con certeza cient\u00edfica que se ha descubierto el bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a><\/strong>, pero s\u00ed podemos afirmar que se ha observado una nueva part\u00edcula elemental, que es un bos\u00f3n<\/a>, que con gran seguridad es un escalar (tiene spin 0 y paridad positiva) y que sus acoplamientos a las part\u00edculas elementales hasta el momento son compatibles con lo predicho para el Higgs<\/a>. En resumen, si no es el bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a> se le parece mucho<\/strong>. Pr\u00f3ximas medidas nos ir\u00e1n reduciendo a\u00fan m\u00e1s las ambig\u00fcedades restantes, indic\u00e1ndonos si es exactamente lo que se predijo como bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a> (lo que ser\u00eda la demostraci\u00f3n de un gran \u00e9xito del SM) o no (en cuyo caso se abrir\u00eda nuevos y muy interesantes interrogantes en la f\u00edsica de part\u00edculas).<\/p>\n

    Referencias<\/strong>: Los resultados aqu\u00ed mencionados a\u00fan no han sido publicados en revistas cient\u00edficas convencionales o lo han sido s\u00f3lo de forma parcial, se basan en los art\u00edculos enviados a la citada conferencia de Rencontres de Moriond que pueden encontrarse en las respectivas p\u00e1ginas de las colaboraciones ATLAS<\/a> y CMS<\/a><\/p>\n

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    1<\/sup>En ATLAS participan el Instituto de F\u00edsica Corpuscular (IFIC, centro mixto CSI<\/a>C y la Universitat de Val\u00e8ncia), el Instituto de Microelectr\u00f3nica de Barcelona (CNM-IMB-CSI<\/a>C), Institut de Fisica d’Altes Energies (IFAE, consorcio Generalitat de Catalunya y Universitat Aut\u00f2noma de Barcelona) y la Universidad Aut\u00f3noma de Madrid (UAM). En CMS participan el Centro de Investigaciones Energ\u00e9ticas, Medioambientales y Tecnol\u00f3gicas (CIEMAT), el Instituto de F\u00edsica de Cantabria (IFCA, centro mixto del CSI<\/a>C y la Universidad de Cantabria), la Universidad de Oviedo (UO) y la UAM<\/p>\n

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    <\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>hotmail correo<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>[?]<\/a><\/span><\/td><\/tr><\/table><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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