Tendencias21

El bosón W desvela su masa

Después de casi cinco años, más de 3.000 científicos de 38 países y 182 instituciones han conseguido la primera medida de gran precisión de la masa del bosón W, una de las dos partículas elementales que dominan el comportamiento de la materia. Su masa es un elemento clave en la búsqueda de nueva Física: el resultado permitirá entender mejor el bosón de Higgs, refinar el Modelo Estándar y probar su consistencia global.

El bosón W desvela su masa

La colaboración científica del experimento ATLAS ha conseguido la primera medida de gran precisión realizada en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN de la masa del bosón W. Se trata de una de las dos partículas elementales implicadas en la interacción débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales que dominan el comportamiento de la materia en nuestro Universo.

El resultado, publicado en la revista European Physical Journal C, proporciona un valor de 80370±19 megaelectronvoltios (MeV), compatible con las predicciones del Modelo Estándar, la teoría que describe las partículas y sus interacciones.

La medida se basa en una muestra de alrededor de 14 millones de bosones W registrados por ATLAS durante 2011, cuando el LHC funcionaba a una energía de 7 teraelectronvoltios (TeV). Coincide con medidas anteriores obtenidas en LEP, antecesor del LHC en el CERN, y Tevatron, el anterior acelerador de partículas de Fermilab (Estados Unidos), cuyos datos permitieron refinar esta medida durante los últimos 20 años.

El bosón W es una de las partículas más pesadas que se conocen. Su descubrimiento en 1983 culminó el éxito del Super Proton-antiproton Synchrotron (SPS) del CERN, llevando al Premio Nobel de Física de 1984. Aunque las propiedades del bosón W se han estudiado durante más de 30 años, medir su masa con alta precisión sigue siendo un gran reto y un objetivo importante para probar la unificación de la fuerza débil y el electromagnetismo en el Modelo Estándar.

“Conseguir una medida de precisión semejante a pesar de las exigentes condiciones presentes en un colisionador hadrónico como el LHC es un gran reto”, dijo el coordinador de Física de la colaboración ATLAS, Tancredi Carli, en un comunicado del CERN. “Alcanzar una precisión similar a la obtenida en otros aceleradores analizando solo un año de datos del Run 1 es todo un logro. Un ejemplo destacado de nuestra capacidad para mejorar nuestro conocimiento del Modelo Estándar y buscar señales de nueva física a través de las medidas muy precisas del LHC”.

Buscando la nueva Física

El Modelo Estándar es una herramienta muy potente para predecir las características y el comportamiento de las partículas elementales, y permite derivar ciertos parámetros partiendo de otras cantidades bien conocidas. Las masas del bosón W, el quark top y del bosón de Higgs, por ejemplo, están relacionadas por efectos de física cuántica. Por tanto, es muy importante medir la masa del bosón W de la forma más precisa posible para entender mejor el bosón de Higgs, refinar el Modelo Estándar y probar su consistencia global.

Mediante el Modelo Estándar se puede predecir la masa del bosón W con una precisión que supera a las medidas directas obtenidas hasta la fecha. Por eso su masa es un elemento clave en la búsqueda de la nueva Física, puesto que cualquier discrepancia del valor medido respecto al predicho podría revelar nuevos fenómenos distintos al Modelo Estándar.

La medida depende de una calibración minuciosa del detector y de modelos teóricos que explican la producción de los bosones W, que se logran principalmente mediante el estudio de eventos con bosones Z (la otra partícula responsable de la fuerza débil) y otras medidas auxiliares.

Debido a la complejidad del análisis, ha llevado casi 5 años al equipo de científicos de ATLAS, una colaboración internacional donde participan más de 3.000 científicos de 38 países y 182 instituciones, alcanzar este nuevo resultado.

Análisis posteriores, utilizando la enorme cantidad de datos del LHC disponible ahora, permitirán llegar incluso a una mayor precisión en el futuro próximo.

Referencia

Measurement of the W-boson mass in pp collisions at  (sqrt{s}=7, hbox {TeV})  with the ATLAS detector. Aaboud, M., Aad, G., Abbott, B. et al. Eur. Phys. J. C (2018) 78: 110. https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-017-5475-4

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Un enorme desierto en Asia se está transformando en un vergel gracias al cambio climático 1 junio, 2025
    Los hallazgos de un nuevo estudio muestran que la ecologización del desierto de Thar ha sido impulsada principalmente por más lluvias durante las temporadas de monzones de verano, un aumento del 64% en las precipitaciones en general por el cambio climático y, en segundo lugar, por la infraestructura de riego que lleva el agua subterránea […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • La NASA está observando una enorme y creciente anomalía en el campo magnético de la Tierra 31 mayo, 2025
    La NASA está haciendo un seguimiento detallado de la "abolladura" o "bache" en el campo magnético terrestre descubierta en 1961, que crece rápidamente y podría ser el preludio de una inversión geomagnética: ocurre cuando los polos magnéticos norte y sur intercambian posiciones.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Los árboles pueden predecir las erupciones volcánicas 30 mayo, 2025
    La NASA, en colaboración con el Instituto Smithsonian, en Estados Unidos, está desarrollando nuevos métodos para anticipar erupciones volcánicas. Cuando el magma asciende a la superficie libera dióxido de carbono, y los árboles cercanos que absorben ese gas se vuelven más verdes y frondosos. Satélites como Landsat 8 vigilan la vegetación en zonas volcánicas, captando […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Los delfines se ponen nombres "en clave" 30 mayo, 2025
    Un nuevo estudio ha identificado que los delfines no solo se dan nombres para reconocerse, sino que además estas denominaciones podrían esconder información secreta o "en clave", que estaría ligada a los sistemas sociales que sustentan el equilibrio de sus comunidades.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Sorprenden a una “estrella araña” devorando a su compañera 30 mayo, 2025
    Una colaboración internacional de astrónomos ha identificado un extraño sistema estelar en el que un púlsar conocido como “estrella araña” devora material de su estrella compañera, en un hallazgo que representa un eslabón perdido en la evolución de sistemas binarios compactos. 
    Redacción T21
  • Planetas a la deriva: el origen caótico de los mundos lejanos respalda la existencia del Planeta Nueve 30 mayo, 2025
    En los márgenes más remotos de los sistemas planetarios, gigantes invisibles orbitan en silencio. Un nuevo modelo sugiere que estos mundos distantes son productos inevitables del caos primordial que reina cuando las estrellas y sus planetas compiten por sobrevivir en los abarrotados viveros estelares. ¿Podría nuestro propio Sistema Solar albergar uno de estos esquivos colosos?
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Unas gafas de realidad mixta devuelven "el mundo entero" a las personas con pérdida parcial de la visión 29 mayo, 2025
    Una técnica desarrollada por oftalmólogos e informáticos canadienses devuelve la visión perdida a personas afectadas por una lesión cerebral, que han sufrido la reducción de gran parte de su campo visual. Las gafas de realidad mixta registran y "proyectan" ese sector que las personas no pueden ver con sus ojos.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Primer combate de kickboxing con robots humanoides 29 mayo, 2025
    En Hangzhou, China, se celebró el 25 de mayo de 2025 el primer torneo mundial de kickboxing entre robots humanoides, un espectáculo que, según los organizadores, marcó “un momento histórico en la integración de la Inteligencia Artificial (IA) en los deportes de combate”. 
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Primera evidencia directa del pensamiento simbólico neandertal 29 mayo, 2025
    El meticuloso análisis de un canto rodado del Paleolítico Medio aporta una prueba tangible del comportamiento simbólico y la capacidad de abstracción de los últimos neandertales que habitaron la Península Ibérica, pudiendo representar una de las primeras simbolizaciones faciales conocidas.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Un "cóctel antienvejecimiento" alarga un 30% la vida en roedores 29 mayo, 2025
    Los científicos han probado un cóctel de medicamentos antienvejecimiento en ratones y descubrieron que extendía la vida útil de los animales en alrededor del 30 %. Los roedores también se mantuvieron más saludables por más tiempo, con menos inflamación crónica y retraso en el inicio de enfermedades como cáncer.
    Redacción T21