Tevatron presenta sus últimos resultados sobre el bosón de Higgs

Después de analizar los datos completos del acelerador Tevatron e incluir mejoras a los análisis, la más reciente combinación de resultados de los experimentos CDF y DZero del laboratorio Fermilab, situado cerca de Chicago (EE.UU.), representa un nuevo paso adelante en la búsqueda del bosón de Higgs. Los físicos de las colaboraciones CDF y DZero han encontrado excesos en sus datos que pueden ser interpretados como procedentes de un bosón de Higgs con una masa en la región de 115 a 135 GeV (gigaelectronvoltios, más de 100 veces la masa del protón).
El nuevo resultado tiene una probabilidad de ser debido a una fluctuación estadística al nivel de significación de 2,5 sigma. Este anuncio se realizó el lunes 2 de julio en un seminario en Fermilab, dos días antes de la presentación de los resultados sobre el bosón de Higgs por parte de los experimentos ATLAS y CMS en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).
Los experimentos del Tevatron y el LHC ofrecen una estrategia de búsqueda complementaria para el bosón de Higgs. Debido a que los dos aceleradores hacen colisionar diferentes pares de partículas y a energías diferentes, produciendo diferentes tipos de fondos, las estrategias de búsqueda son diferentes.
En el Tevatron, el método más poderoso es la búsqueda de un bosón de Higgs que se desintegra en un par de quarks “bottom”, si la masa del bosón de Higgs es de aproximadamente 115 a 130 GeV. Por otro lado, en el LHC las búsquedas más sensibles son aquellas en las que el bosón de Higgs se desintegra en un par de fotones, o en una pareja de bosones Z, cada uno de los cuales se desintegra a su vez en una pareja de electrones o muones.

Datos combinados a 2,9 sigma

La combinación de búsquedas en los experimentos CDF y DZero exclusivamente en el modo de desintegración en un par de quarks “bottom”, el cual el Tevatron lidera por el momento, presenta un mayor nivel de significación, alcanzando 2,9 sigma, que equivale a un margen de error de tan sólo 1 en 550. Aunque sugerente, se requiere un margen de error mucho menor, de al menos 5 sigma, para poder calificar el resultado como descubrimiento.
“Esto es muy improbable que pueda occurrir en el Tevatron, que dejó de tomar datos en septiembre de 2011, aunque esperamos poder seguir mejorando los análisis durante los próximos meses”, afirmó Aurelio Juste, profesor de investigación ICREA en el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) en Barcelona. Juste lidera el grupo sobre la búsqueda del bosón de Higgs en DZero que, junto con el del experimento CDF, han producido este resultado.

Participación española

El IFAE es un consorcio de la Generalitat y la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), y cuenta con profesores de investigación de la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA). Varios de sus miembros forman parte del experimento CDF desde 2003, donde han jugado un papel importante en las operaciones del detector. Desde 2011, el IFAE también participa en el experimento DZero. Varios miembros del IFAE han tenido importantes papeles en la coordinación de los análisis de física en ambos experimentos.
En concreto, este grupo ha jugado un papel central en el estudio de jets (chorros de partículas producidos en las colisiones), la búsqueda de partículas supersimétricas, la producción de quark top y sus propiedades y la búsqueda del bosón de Higgs. Actualmente, la mayor parte del esfuerzo en el IFAE se concentra en el experimento ATLAS en el LHC.
En el experimento CDF también participa el CIEMAT desde 2006, donde varios de sus miembros también han tenido una contribución fundamental a las búsquedas del bosón de Higgs con el mantenimiento del detector de silicio, que es la parte fundamental de la identificación de los jets producidos a partir de los quarks "bottom" que surgen en la desintegración del Higgs.
Además, varios miembros han participado directamente en el análisis en el que este bosón se produce en asociación con un bosón Z que posteriormente se desintegra en neutrinos que no son detectados, que es uno de los resultados más sensibles a la presencia del bosón de Higgs. La participación directa de miembros del CIEMAT en este análisis ha sido continuada desde 2004 hasta el resultado presentado esta semana.
Por su parte, el Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-Universidad de Cantabria) es miembro de la colaboración CDF desde 1999 y forma parte, junto con la Universidad de Oviedo (UO), del grupode búsqueda del bosón de Higgs en el canal de producción asociado con un bosón W, que es el más sensible de los analizados. Previamente participó en el descubrimiento de la producción del denominado quark single-top. El análisis de estos sucesos sirvió para preparar toda la mecánica de estudio de la producción del Higgs, ya que son procesos muy parecidos en los estadosfinales que se observan.
El IFCA ha participado en la física del quark b, y participó en el descubrimiento de las oscilaciones de losmesones Bs. Según indica Alberto Ruiz, representante del grupo en la Collaboration Board de CDF, medir las propiedades del bosón de Higgs requerirá mucho tiempo y esfuerzo, tanto de los aceleradores hadrónicos (LHC y Tevatron), como posiblemente de un futuro colisionador electrón-positrón lineal, ahora en proyecto. “Los resultados del Tevatron complementan a los del LHC, centrando la atención en la masa del Higgs revelada por el LHC”.