Los pares de Higgs podrían producir nueva física más allá del Modelo Estándar
Durante décadas, los físicos buscaron el bosón de Higgs, la extraña partícula que era la pieza que faltaba en el rompecabezas del Modelo Estándar. Finalmente, la paciencia y curiosidad de los investigadores se vieron recompensadas en 2012 cuando la última partícula fundamental que quedaba por confirmar experimentalmente fue detectada por el gran colisionador de hadrones (LHC) en el Consejo Europeo de Física de Partículas (CERN). Aunque que el Modelo Estándar describe maravillosamente de qué está hecha la materia y cómo se mantiene unida, es una teoría defectuosa. Las propiedades del bosón de Higgs podrían ayudar a revelar más sobre las preguntas básicas que el Modelo Estándar no responde. «El bosón de Higgs puede ser un peldaño en nuestra exploración de la materia oscura, la asimetría de la materia y la antimateria (asimetría CP), y una Gran Teoría Unificada de la física de partículas», señala Stefano Moretti, coordinador del proyecto NonMinimalHiggs. Financiados por el programa Marie Skłodowska-Curie, los investigadores que trabajan en NonMinimalHiggs exploraron cómo el bosón de Higgs puede acercar al mundo a la comprensión de la composición fundamental del universo. Algunas de las cuestiones principales que se abordaron fueron las siguientes: «¿qué nuevos modelos físicos describen mejor la composición fundamental del universo cuando se consideran todas las propiedades observadas del bosón de Higgs?» El trabajo realizado servirá de ayuda para la búsqueda de nueva física en los actuales y futuros colisionadores de hadrones.
Aclarar los orígenes de la ruptura de la simetría electrodébil
En el Modelo Estándar, las partículas elementales adquieren sus masas al interactuar con el campo de Higgs. El proceso se rige por un delicado mecanismo llamado ruptura de simetría electrodébil (REBD), que sigue siendo uno de los fenómenos menos comprendidos del Modelo Estándar. Este modelo propone que todos los portadores de la fuerza electrodébil tienen masa cero, lo que permite que las fuerzas electromagnéticas y las fuerzas nucleares débiles se fusionen en una sola fuerza electrodébil. Sin embargo, a diferencia del fotón sin masa que media las interacciones electromagnéticas, los bosones que llevan la fuerza débil tienen masas no nulas: el campo de Higgs rompe la simetría electrodébil de las masas de los bosones. «Los investigadores de NonMinimalHiggs ayudaron exitosamente a preparar el escenario para que la comunidad de la física de partículas encontrara la estructura de la BSM subyacente responsable del mecanismo REBD», señala Moretti. Las asociaciones de investigación interdisciplinaria colaborativas entre muchas instituciones buscaron nuevos estados del bosón de Higgs con la ayuda de nuevas herramientas numéricas. Como ejemplo de su novedoso planteamiento, los investigadores de NonMinimalHiggs destacaron la necesidad de considerar los efectos de la interferencia cuántica en el estudio de los estados cargados de Higgs. Esta interferencia, que no ha sido considerada en los análisis experimentales realizados en LHC, puede alterar completamente la interpretación de los datos. Sus hallazgos se publican en este artículo.
Un solo Higgs no es suficiente
NonMinimalHiggs produjo más de 110 publicaciones. El denominador común ha sido la construcción de distintos escenarios probables que incorporan el mecanismo de Higgs (en una forma no mínima) en los nuevos escenarios de la BSM. El estudio de cómo se manifiestan estos marcos en los laboratorios terrestres y en las instalaciones espaciales ayudará a revelar la física oculta de la BSM que nos rodea. ¿A qué se refiere esta forma no mínima? «El Modelo Estándar está construido con un solo bosón de Higgs, que es coherente con la partícula escalar descubierta en el LHC. Esta versión mínima puede explicar suficientemente el mecanismo de generación de masa de las partículas, pero generalmente no es una cura a largo plazo para los males del Modelo Estándar. Nuestros modelos que implican más de un bosón de Higgs u otras partículas escalares ayudarán a responder algunos de los problemas más preocupantes en la ciencia de las partículas fundamentales, y abrirán más puertas para la nueva física BSM», concluye Rui Santos, otro investigador de NonMinimalHiggs.
Palabras clave
NonMinimalHiggs, Modelo Estándar, bosón de Higgs, nueva física, gran colisionador de hadrones (LHC), física más allá del Modelo Estándar (BSM), ruptura de simetría electrodébil (REBD), Higgs no mínimo
