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Ana Muela Sopeña

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Medidas de precisión de la masa del bosón W presagia límites más estrictos para la partícula de Higgs

Científicos de la colaboración DZero en el Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi del Departamento de Energía han logrado las medidas más precisas hasta el momento de la masa del bosón W a través de un único experimento. Combinadas con otras medidas, la reducción en la incertidumbre de la masa del bosón W llevará a unos límites más estrictos de la masa del esquivo bosón de Higgs.

El bosón W es un portador de la fuerza nuclear débil y un elemento clave del Modelo Estándar de fuerzas y partículas elementales. La partículas, que es aproximadamente 85 veces más pesadas que un protón, permite un decaimiento radiactivo beta y hace que brille el Sol. El Modelo Estándar también predice la existencia del bosón de Higgs, el origen de la masa de todas las partículas elementales.

Las medidas precisas de la masa del W proporcionan una ventana al bosón de Higgs y tal vez a otras partículas aún no observadas. El valor exacto de la masa del W es crucial para los cálculos que permite a los científicos estimar la masa probable del bosón de Higgs estudiando sus sutiles efectos cuánticos en el bosón W y el quark top, una partícula elemental que se descubrió el 1995 en el Fermilab.

Los científicos que trabajan en el experimento DZero ahora han medido la masa del bosón W con una precisión del 0,05 por ciento. La masa exacta de la partícula medida por DZero es de 80,401 +/- 0,044 GeV/c². La colaboración presentó sus resultados en la conferencia anual de Teorías Unificadas e Interacciones Electrodébiles conocida como Rencontres de Moriond el pasado domingo.

“Esta maravillosa medida ilustra el poder del Tevatron como instrumento de medida de precisión y significa que las pruebas de presión que hemos ordenado para el Modelo Estándar se hacen más presionantes y reveladoras”, dijo el teórico del Fermilab Chris Quigg.

El equipo de DZero determinó la masa del W midiendo el decaimiento del bosón W en electrones y neutrinos electrón. Realizar tales medidas requirió de una calibración del detector de partículas DZero con una precisión alrededor de tres centésimas de percentil, una ardua tarea que necesitó varios años de esfuerzo de un equipo de científicos que incluía a estudiantes.

Desde su descubrimiento en el laboratorio europeo del CERN en 1983, muchos experimentos tanto en el Fermilab como en el CERN han medido la masa del bosón W con una precisión cada vez mayor. Ahora DZero ha logrado la mejor precisión con un laborioso análisis de una gran muestra de datos entregada por el colisionador de partículas Tevatron en el Fermilab. La consistencia de los resultados de DZero con los anteriores resultados hablan de la validez de las distintas técnicas de análisis y calibración usadas.

“Esta es una de las medidas de precisión más complejas realizadas en el Tevatron”, dijo el co-portavoz de DZero Dmitri Denisov del Fermilab “Se han necesitado muchos años de esfuerzo de nuestra colaboración para construir el detector de 5500 toneladas, recopilar y reconstruir los datos y realizar un complejo análisis para mejorar nuestro conocimiento de este parámetro fundamental del Modelo Estándar“.