La col·laboració ATLAS de l’LHC publica les primeres mesures del bosó de Higgs a energia rècord
La col·laboració ATLAS en el Gran Col·lisionador d’Hadrons (LHC) del CERN ha dut a terme nous mesuraments de la taxa de producció de bosons de Higgs a l’energia de 13,6 TeV, un valor rècord que ha aconseguit assolir l’accelerador LHC en el seu tercer període de funcionament conegut com Run 3. Els resultats, publicats aquesta setmana en la revista European Physical Journal C, compten amb la participació directa de l’investigador del IFIC Salvador Martí García.
Els resultats, presentats per primera vegada en la conferència LHCP celebrada en maig i publicats aquesta setmana en la revista European Physical Journal C, s’han obtingut a partir de la mostra de dades recollida durant aquest nou cicle d’operacions de l’LHC, que inicià en juliol de 2022. Representen les primeres mesures de la producció del bosó de Higgs a aquesta nova energia.
El nou estudi publicat combina l’anàlisi de dos dels ‘rastres’ més distintius que produeix el bosó de Higgs en desintegrar-se en unes altres partícules. De fet, aquests són els mateixos modes de desintegració que van permetre a ATLAS descobrir el bosó de Higgs el 2012.
Tot i que la probabilitat que el bosó de Higgs es desintegre a través d’aquests dos processos és molt reduïda, el detector ATLAS va ser dissenyat per identificar i mesurar amb gran eficiència i precisió les partícules que emergeixen d’aquests processos. Aquest potencial permet a la comunitat investigadora en física estudiar les propietats del bosó de Higgs amb gran detall mitjançant l’anàlisi dels dos processos.
El primer pas en l’estudi és mesurar les taxes de producció del bosó de Higgs dins de la cobertura del detector ATLAS. Aquestes mesures, alhora, permeten comprendre el rendiment de tots els components del detector.
En analitzar aquests esdeveniments de desintegració, s’espera que el ‘senyal’ del bosó de Higgs aparega en les gràfiques com una acumulació de successos –un pic– sobre uns valors de fons. Aquest pic se situa al voltant dels 125 GeV, el valor de la massa del bosó de Higgs.
Els nous resultats han permès provar el rendiment del detector ATLAS en les noves condicions d’adquisició de dades del Run 3 i possibiliten l’estudi de la física del bosó de Higgs a una energia sense precedents de 13.6 TeV.
Contribució de l’IFIC
Salvador Martí García, investigador científic a l’Institut de Física Corpuscular (IFIC, Universitat de València-CSIC), ha contribuït directament a aquest estudi com a expert en l’alineació del detector i el calibratge de muons de l’experiment ATLAS.
“Per poder observar un senyal distintiu del bosó de Higgs sobre el fons, necessitem mesurar les propietats de les partícules resultants de la desintegració del Higgs amb gran precisió. Per tant, el nostre detector ha d’estar alineat amb la màxima exactitud, cosa que significa assolir el nivell d’una micra per als components més sensibles del detector”, declara l’investigador. I afegeix: “Ho hem aconseguit gràcies a un treball meticulós i a l’experiència adquirida al llarg dels anys”.
Per la seua banda, Carmen García García, professora de recerca del CSIC en l’IFIC i líder del grup ATLAS de València, destaca: “El nostre grup està molt compromès amb l’experiment ATLAS i participa en l’anàlisi de la física, els estudis de rendiment del detector i funcionament. És una gran satisfacció observar que tot el nostre esforç dóna fruits”.
Següents passos
Aquests resultats representen el primer conjunt de mesures del bosó de Higgs registrat en la nova energia de 13,6 TeV, la més alta mai aconseguida en un col·lisionador de física de partícules. Alhora, aplanen el camí per a mesuraments cada vegada més precisos.
“Ara que hem observat aquest procés de desintegració del bosó de Higgs, podem escrutar amb detall les propietats de les partícules finals que apareixen com a producte de la desintegració i comprovar si es comporten com prediu el Model Estàndard. També tenim previst estudiar un altre procés que involucra el Higgs i que produeix un senyal experimental semblant, però que ens permetrà analitzar un dels processos més rars de desintegració d’un bosó de Higgs”, explica Martí-García.