El Higgs podría revelarse en las colisiones de materia oscura

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Fermi

Para los físicos de partículas que analizan los primeros datos del Gran Colisionador de Hadrones del CERN en Ginebra, es la pregunta de los 4300 millones de euros: ¿hay una partícula conocida como Higgs, que proporciona al resto su masa? Pero ahora un estudio sugiere que podría haber un método mucho más barato de encontrar la respuesta – y los gigantescos aceleradores de partículas no tendrán una oportunidad.

De acuerdo con Marco Taoso del CERN y sus colegas, el famoso Higgs podría estar dejando su huella en la luz producida en colisiones de materia oscura, la sustancia que se cree que forma la mayor parte de la masa del universo. De hecho, los investigadores creen que podríamos estar viendo las firmas espectrales reveladores del Higgs de esta forma en un año – mucho antes, potencialmente, de que el LHC pueda desentrañar los datos de la esquiva partícula.

Mira a los cielos

El LHC fue construido para buscar toda una nueva física, pero su objetivo principal siempre ha sido el Higgs. La única partícula fundamental en el Modelo Estándar aún por descubrir, el Higgs – o más precisamente su campo asociado – se supone que “se pega” a las otras partículas y les otorga de este modo la propiedad de la masa. Muchos físicos de partículas han deseado que las energías de colisión esperadas para el LHC de 14 TeV serán lo bastante potentes para finalmente desenterrar el Higgs, y haciendo esto concluir el Modelo Estándar.

No obstante, el grupo de Taoso, que incluye a miembros del Laboratorio Nacional Argonne y la Universidad del Noroeste en Illinois, Estados Unidos, creen que los experimentos que buscan trazas de la materia oscura podría lograrlo antes. La materia oscura se cree que forma más del 80% de la materia del universo, pero no interactúa con la luz (de ahí lo de “oscura”), por lo que su presencia sólo ha podido ser deducida por sus efectos gravitatorios sobre la materia normal.

La mayor parte de los modelos del universo sugieren que la materia oscura era más predominante en el pasado lejano, y esto ha llevado a los físicos a asumir que las partículas de materia oscura han estado aniquilándose entre sí a través de colisiones. Aunque la materia oscura en sí no interactúa con la luz, tales aniquilaciones podrían generar un fotón y otra partícula, posiblemente el Higgs.

Los investigadores afirman que detectar el Higgs sería cuestión de observar el fotón compañero con una energía que refleje la masa del Higgs. Si sus cálculos son corectos, los telescopios de rayos gamma como Fermi podrían ver las primeras pruebas en un año.

Probablemente desencadenará un debate

“Ciertamente es posible imaginar que el Higgs pudiese generarse en una aniquilación de materia oscura”, dice Andy Parker, físico experimental de alta energía en la Universidad de Cambridge. “De hecho, debe haber todo un rango de procesos hipotéticos los cuales producirían características como líneas o acotamientos en el espectro de rayos gamma, usando el Higgs u otras partículas para proporcionar la masa fija requerida para una línea espectral”.

La idea, no obstante, es probable que pase un escrutinio por parte de algunos miembros de la comunidad investigadora de materia oscura. El grupo de Taoso ha considerado sólo uno de varios candidatos a partícula de materia oscura – el “neutrino pesado”. De acuerdo al Modelo Estándar, algunos de los otros candidatos no producirían el Higgs.

Para algunos, este problema hace que la investigación sea demasiado especulativa. “Aunque es una idea interesante, me sorprendería mucho si realmente se observara el bosón de Higgs de esta forma”, dice David Miller, físico teórico de la Universidad de Glasgow.

Efectivamente, incluso si Fermi encuentra pruebas del Higgs, el grupo de Taoso admite que los colisionadores de partículas serían necesarios para indentificar “definitivamente” la partícula asociada con la línea espectral. Pero con el LHC apenas empezando a generar datos de alta energía, los físicos de partículas pueden quedar sorprendidos de encontrar que las primeras pistas del Higgs no proceden de bajo el suelo, sino de mucho más arriba.

Un borrador de la investigación puede encontrarse en el servidor de pre-impresión de ArXiv.


Autor: Jon Cartwright
Fecha Original: 10 de diciembre de 2009
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