Por
El Solenoide Compact Muon (CMS) es un detector de uso general en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Tiene un amplio programa de física que va desde el estudio del modelo estándar (incluido el bosón de Higgs) hasta la búsqueda de dimensiones y partículas adicionales que podrían formar materia oscura. El detector CMS está construido alrededor de un enorme imán de solenoide. Éste toma la forma de una bobina cilíndrica de cable superconductor que genera un campo de 4 tesla, unas 100.000 veces el campo magnético de la Tierra. El campo está confinado por un “yugo” de acero que forma la mayor parte del peso de 14.000 toneladas del detector. Crédito: CERN
El bosón de Higgs es la partícula fundamental asociada con el campo de Higgs, un campo que da masa a otras partículas fundamentales como los electrones y los quarks. La masa de una partícula determina cuánto se resiste a cambiar su velocidad o posición cuando encuentra una fuerza. No todas las partículas fundamentales tienen masa. El fotón, que es la partícula de luz y lleva la fuerza electromagnética, no tiene masa en absoluto.
El bosón de Higgs fue propuesto en 1964 por Peter Higgs, François Englert y otros cuatro teóricos para explicar por qué ciertas partículas tienen masa. Los científicos confirmaron su existencia en 2012 a través de los experimentos ATLAS y CMS en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en CERN En Suiza. Este descubrimiento llevó a que Higgs y Englert recibieran el Premio Nobel de Física 2013.
La primera tapa de extremo del detector interno ATLAS después de la inserción completa dentro del criostato de argón líquido. Crédito: © CERN
Los científicos ahora están estudiando las propiedades características del bosón de Higgs para determinar si coincide con precisión con las predicciones del Modelo Estándar de física de partículas. Si el bosón de Higgs se desvía del modelo, puede proporcionar pistas sobre nuevas partículas que solo interactúan con otras partículas del Modelo Estándar a través del bosón de Higgs y, por lo tanto, conducen a nuevos descubrimientos científicos.
Túnel del LHC. Crédito: © CERN
Hechos del bosón de Higgs
- El bosón de Higgs obtiene su masa al igual que otras partículas, de sus propias interacciones con el campo de Higgs.
- Puede haber más de un bosón de Higgs. Un modelo teórico de la nueva física predice cinco bosones de Higgs.
- Mientras que el bosón de Higgs da masa a los quarks que forman un protón, solo es responsable de dar a un protón aproximadamente el 10% de su masa. El otro 90% de la masa de un protón proviene de las complejas interacciones de los quarks y la fuerza nuclear fuerte.
- Dado que el bosón de Higgs tiene la función de generar la masa de otras partículas y el hecho de que la materia oscura se puede detectar principalmente a través de su masa, el bosón de Higgs puede ser un portal único para encontrar signos de materia oscura.
DOE Office of Science: Contribuciones a la investigación del bosón de Higgs
El LHC del CERN es el colisionador de partículas de mayor energía del mundo. Actualmente es el único lugar donde los científicos pueden crear y estudiar los bosones de Higgs. La Oficina de Ciencias (SC) del DOE contribuyó con importantes imanes de aceleración para ayudar a construir el LHC. El DOE también apoya a muchos científicos, ingenieros y técnicos en el programa LHC. El LHC alberga cuatro grandes detectores de partículas experimentales, dos de los cuales cuentan con el apoyo parcial de la Oficina de Física de Altas Energías de SC: ATLAS y CMS. Los investigadores estadounidenses representan aproximadamente el 20% y el 25% de las colaboraciones de ATLAS y CMS, respectivamente. También desempeñan funciones de liderazgo en muchos aspectos de cada experimento. Estos experimentos están realizando mediciones precisas de las propiedades del bosón de Higgs para determinar si coincide con las predicciones del Modelo Estándar u ofrece pistas sobre nueva física, explorando nuevas partículas y sus interacciones e identificando la nueva física de la materia oscura.
