Los físicos investigan la posibilidad del ‘Unhiggs’

Unhiggs
Esta figura representa un diagrama de cinco dimensiones relevante para cómo afecta el unhiggs a ciertos parámetros en los modelos de la física de partículas. Los físicos están calculando las propiedades del unhiggs para que pueda reconocerse en el LHC, si existe. Crédito de la imagen: Falkowski y Pérez-Victoria.

Uno de los máximos objetivos del LHC es descubrir el bosón de Higgs, la única partícula en el Modelo Estándar que no se ha observado. En general, los físicos están bastante confiados en que el Higgs existe en realidad, aunque han gastado mucha energía en la búsqueda de la partícula en aceleradores menos potentes sin éxito. Mientras esperan pacientemente a que el LHC alcance su máxima energía y la partícula de Higgs deje una señal en un detector, algunos físicos están investigando escenarios alternativos. Una de las propuestas más recientes es que el Higgs no es una partícula, sino una impartícula conocida como unhiggs.

La idea del unhiggs se sugirió por primera vez en un artículo publicado en noviembre de 2009 por los físicos David Stancato y John Terning de la Universidad de California en Davis. El unhiggs no es completamente diferente del Higgs, excepto que demuestra un comportamiento de impartícula y, por consiguiente, no encaja con el Modelo Estándar. Mientras que una partícula tiene parámetros discretos, los parámetros del unhiggs son continuos. En este sentido, el propio unhiggs es un continuo, y puede pensarse en él como en una colección de muchos bosones de Higgs, cada uno portando una fracción del valor total del unhiggs.

“En la física de partículas, solemos tratar con (sorpresa) partículas”, dice Adam Falkowski, físico en la Universidad de Rutgers, a PhysOrg.com. Falkowski y Manuel Pérez-Victoria de la Universidad de Granada también están investigando la posibilidad del unhiggs. “Una propiedad de las partículas es una masa bien definida. Para una partícula inestable (como el bosón de Higgs en el Modelo Estándar), podemos determinar experimentalmente la masa midiendo el momento de sus productos de decaimiento y calcular la conocida como masa invariante. Las partículas se muestran como abultamientos, o resonancias, en el espectro de masa invariante u otras distribuciones cinemáticas.

“Las impartículas, por otra parte, no tienen una masa bien definida; de hecho, una impartícula puede imaginarse como la superposición de un número infinito de partículas con distintas masas. Por esta razón, las impartículas no se muestran como resonancias. En lugar de esto se muestran como sutiles modificaciones en las distribuciones cinemáticas medidas por experimentos, y por tanto pueden ser difíciles de observar”.

En su estudio, Stancato y Terning demostraron que la posibilidad del unhiggs es teóricamente consistente (lo cual a priori no era obvio). Los físicos encontraron que el unhiggs puede hacer muchas de las cosas que hace el Higgs. Por ejemplo, tanto la partícula como el continuo poseen un valor de expectación del vacío no nulo, que puede “romper la simetría electrodébil” y “unitarizar la dispersión WW” – capacidades que son importantes para dar masa a las otras partículas, que es un papel fundamental del Higgs. Además, los científicos encontraron que el unhiggs puede hacer algo que no puede el Higgs: proporcionar una solución al conocido como problema jerarquico.

Más recientemente, Falkowski y Pérez-Victoria han investigado más las propiedades del unhiggs. En su estudio han explorado ciertas predicciones experimentales de la propuesta del unhiggs, por ejemplo, cómo afectaría el unhiggs a la precisión de las medidas observables experimentalmente. Los científicos encontraron que el unhiggs es incluso más parecido al Higgs de lo que se pensaba anteriormente, ya que imita muy bien al Higgs para algunas masas ligeras. También encontraron que la diferencia principal entre el unhiggs y el Higgs se debe a sus distintos propagadores: mientras que el propagador del Higgs se describe matemáticamente como un polo, el propagador del unhiggs es una rama. Esta característica es lo que hace que sea difícil detectar al unhiggs en los experimentos de colisión.

“Los propagadres son funciones matemáticas que se usan para calcular amplitudes en teorías cuánticas”, explica Falkowski. “Las amplitudes determinan las probabilidad de que tengan lugar ciertos eventos en nuestros colisionadores. El ‘polo’ significa que el propagador se hace muy grande para ciertos valores de momento que corresponden a la masa de la partículas; matemáticamente, este es el origen de las resonancias en las distribuciones cinemáticas medidas en experimentos. Los propagadores para las impartículas no tienen polos, sino cortes de ramas (discontinuidades de la parte imaginaria), y por tanto las impartículas no se muestran como resonancias”.

En lugar de esto, cuando el unhiggs “decae”, se suprime, haciendo que sus productos de decaimiento sean en su mayor parte invisibles. Aún así, los físicos dicen que es necesario un análisis más detallado de las restricciones del colisionador para determinar si es posible observar el unhiggs. Si los físicos encuentran una forma de determinar su existencia, el unhiggs podría, posiblemente, revelar información sobre la esquiva nueva física más allá del Modelo Estándar. Falkowski y Pérez-Victoria están actualmente trabajando en un marco de trabajo teórico donde no sólo el Higgs, sino también los bosones W y Z, tienen componentes de impartículas.

“En la etapa actual es difícil decir si la idea es útil, es decir, si resuelve algún problema de los que se encuentran los físicos de partículas”, dijo Falkowski. “Nuestra aproximación en el artículo era más que el unhiggs podría ser una realidad, y explorar las consecuencias de tal suposición. Como he dicho, a priori estaba lejos de ser obvio que el unhiggs fuese teóricamente consistente, o ser consistente con todos los resultados experimentales hasta la fecha. La utilidad de esta línea de investigación es que permite a los físicos experimentales preparar sus experimentos de tal forma que si algo como el unhiggs está presente, no lo pasen por alto”


Más información: Adam Falkowski and Manuel Pérez-Victoria. “Electroweak precision observables and the unhiggs.” Journal of High Energy Physics. Doi:10.1088/1126-6708/2009/12/061 . http://arxiv.org/abs/0901.3777

David Stancato and JoDoi:10.1088/1126-6708ggs.” Journal of High Energy Physics. Doi:10.1088/1126-6708/2009/11/101. http://arxiv.org/abs/0807.3961

Autor: Lisa Zyga
Fecha Original: 28 de enero de 2010
Enlace Original

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Comments (4)

  1. Curiosa traducción “impartículla” por “unparticle”. Me gusta. Aunque ya puestos podrías haber dado un paso más allá y hablar de “imHiggs”.

    ¿Qué pasará con Peter Higgs si se descubre que el bosón de Higgs es una impartícula? ImPeter ImHiggs recibirá el Nobel, o Peter Higgs recibidrá el IgNoble, o … En el blog Resonaances tenéis una entrada sobre el unHiggs que seguramente gustará a los lectores de Ciencia Kanija que sepan inglés:
    http://resonaances.blogspot.com/2008/08/un.html

    Unos españoles, liderados por el catalán M. Quirós, publicaron en noviembre de 2008 en JHEP un artículo en el que proponían una mezcla de bosón de Higgs e impartícula a la que llamaron “Higgs fantasma” pero que podrían haber llamado también “unHiggs”. Quizás entonces esta entrada estaría dedicada a físicos españoles… http://arxiv.org/abs/0804.4574

    La idea del “unHiggs” es de finales de los 1990, pero no como una impartícula. Las impartículas parten de un artículo de Georgi de 2007. “La idea del unhiggs se sugirió por primera vez en un artículo publicado en noviembre de 2009 por los físicos David Stancato y John Terning de la Universidad de California en Davis.” Como muy bien citas al final de la entrada, el artículo “The Unhiggs” de David Stancato y John Terning apareció como preprint en ArXiv el 24 Julio 2008 (el de Quirós en Abril de dicho año). La publicación en JEHP (una revista internacional) es la que es de noviembre de 2009, http://dx.doi.org/10.1088/1126-6708/2009/11/101

    El problema con las impartículas y el LHC es que son muy difíciles de detectar y sólo se mostrarán en estudios de altísima precisión de los parámetros del modelo estándar, por lo que habrá que esperar muchísimos años para tener esperanza de encontrar, si existe, un “imHiggs” en el LHC.

  2. Ah, por cierto, Kanijo, olvidé mencionar que Manuel (María) Pérez-Victoria (Moreno de Barreda) es profesor de física teórica de la Universidad de Granada.

  3. Poco hay que añadir al buen comentario del compañero emulenews.

    Sólo nos queda esperar a ver que nhos dice el LHC pero, algo me dice que de Unhiggs, nada de nada…Al menos de momento.

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