Los bosones de Higgs pueden descomponerse en materia oscura

Los bosones de Higgs pueden descomponerse en materia oscura

Encontrar la fuente de la materia oscura es una de las áreas clave de la astronomía moderna, y el bosón de Higgs puede ser la clave.

La confirmación del descubrimiento del bosón de Higgs nos llegó en 2012 después de docenas de años de búsqueda. El bosón de Higgs, predicho teóricamente en la década de 1960 y confirmado experimentalmente en el Gran Colisionador de Hadrones cerca de Ginebra, Suiza, eventualmente llevó a la concesión del Premio Nobel de Física a Peter Higgs y François Engler.

Como ya sabemos, la partícula de Higgs media en el campo de Higgs, que da masa a toda la materia. El descubrimiento del bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones se convirtió en el "elemento faltante" del modelo estándar de física. El modelo estándar define nuestra comprensión del mundo cuántico. Un tipo de libro de recetas que nos permite comprender cómo las partículas y las fuerzas subatómicas interactúan a pequeña escala.

Sin embargo, aunque el modelo estándar funciona para la mayoría de nuestras tareas, no es un modelo integral. En particular, el modelo estándar no incluye la gravedad, obviamente una omisión muy importante. Además, el modelo estándar no predice el origen de la misteriosa materia oscura, un hecho que hoy en día es cada vez más controvertido. Los estudios cosmológicos predicen que el 84, 5 por ciento del Universo consiste en materia oscura, que puede tener fuerza gravitacional y no interactúa con la fuerza electromagnética. Este tipo de materia, conocida como materia no bariónica, no se puede ver, pero sus efectos se hacen evidentes, por ejemplo, cuando se observan efectos gravitacionales en cúmulos de galaxias. Podemos estar seguros de esto, pero simplemente no podemos verlo y, por lo tanto, no podemos entender completamente su naturaleza.

Hay muchas teorías que sugieren varias fuentes exóticas de materia oscura, pero un nuevo modelo presentado por un grupo de científicos liderado por el teórico de partículas Christopher Peterson de la Universidad de Tecnología de Chalmers en Suecia será probado cuando el Gran Colisionador de Hadrones se reinicie esta primavera.

Peterson sugiere que el bosón de Higgs puede decaer. Esta decadencia está determinada por la supersimetría. La supersimetría predice que hay más "súper socios" masivos de partículas conocidas que existen fuera del marco del Modelo Estándar. Aunque ya había indicios de estas partículas supersimétricas, las observaciones finales fueron muy difíciles de rastrear. Los detectores del Gran Colisionador de Hadrones no "vieron" directamente el bosón de Higgs cuando se detectó. Para incontables miles de millones de colisiones de partículas, los detectores ATLAS y CMS han creado lentamente una imagen de las partículas después de las colisiones, que expulsan la energía generada por las colisiones de protones que giran en direcciones opuestas. A partir de esta energía de colisión de partículas, surgieron los bosones de Higgs, que se descomponían rápidamente en otras partículas, que los detectores podían medir, por ejemplo, los muones (el primo más masivo del electrón). Este tipo de "huellas digitales" del bosón de Higgs se convirtió en evidencia de que los bosones de Higgs existen.

Ahora, el equipo de Peterson ha sugerido que si la supersimetría es real, entonces el bosón de Higgs puede tener un modo de descomposición diferente, decayendo en fotones y partículas de materia oscura.

"Este es un sueño para un físico teórico en física de partículas. LHC es el único lugar donde se puede probar el modelo", dijo Peterson.

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