La búsqueda de un bosón de Higgs cargado en los datos de LEP

Dibujo20130111 Type II 2HDM - upper limits on the production cross-section vs charged Higgs mass

El bosón de Higgs del Modelo Estándar podría ser un miembro de la familia de cinco bosones de Higgs (modelo 2HDM) que predice la supersimetría. Entre ellos deben existir dos bosones de Higgs cargados (con carga eléctrica positiva y negativa). El grupo de trabajo de LEP en la búsqueda del bosón de Higgs (LEPHWG) publica ahora su búsqueda en un análisis combinado de sus cuatro detectores ALEPH, DELPHI, L3, y OPAL. Tras analizar 2,6 /fb de colisiones entre 183 GeV c.m. y 209 GeV c.m. se excluye al 95% C.L. una masa menor de 80 GeV/c² para el modelo 2HDM tipo II o de 72,5 GeV/c² para el modelo 2HDM tipo I. Para este rango de masas los datos de LEP son mucho más fiables que los datos obtenidos con colisionadores de hadrones como Tevatrón y LHC. Recuerdo a los despistados que LEP (Large Electron-Positron Collider) era un colisionador electrón contra positrón que ocupaba hace doce años el túnel del CERN que ahora ocupa el LHC. Se habían publicado búsquedas por separado de Higgs cargados, pero esta es la primera vez que dichas búsquedas se combinan de forma oficial. De hecho, es posible que haya nuevos artículos, pues el modelo 2HDM contiene muchos parámetros libres y sólo se ha explorado una parte. El artículo técnico es Aleph, Delphi, L3, OPAL Collaborations, the LEP working group for Higgs boson searches, “Search for Charged Higgs bosons: Combined Results Using LEP Data,” CERN-PH-EP-2012-369, arXiv:1301.6065 [25 Jan 2013, last revised 10 Jun 2013].

Dibujo20130111 Observed lower limits on the charged Higgs mass for different values of mA and tan beta

Los modelos 2HDM se basan en un campo de Higgs formado por dos dobletes escalares (en lugar de uno como se utiliza en el Modelo Estándar); cada doblete contribuye con cuatro componentes escalares, por lo que hay ocho componentes escalares, de las cuales tres se acoplan a los bosones W y Z, permaneciendo cinco sin acoplar que corresponden a tres bosones de Higgs neutros (h, H y A) y dos cargados (H+ y H-). En el modelo 2HDM tipo II un doblete se acopla a los fermiones de tipo arriba (quarks u, c y t, y neutrinos) y el otro a los de tipo abajo (quarks d, s y b, y leptones cargados). En el modelo 2HDM tipo I todos los fermiones (arriba y abajo) se acoplan al mismo doblete del campo de Higgs. Por ejemplo, el sector de Higgs del Modelo Estándar Supersimétrico Mínimo (MSSM) corresponde a un modelo 2HDM tipo II, sin embargo, en el nuevo trabajo del grupo LEPHWG no se han tenido cuenta otras posibles partículas supersimetrías en los análisis.

Dibujo20130111 Overview of the searches for charged Higgs bosons performed by the four LEP experiments

En las energías alcanzables por LEP, las desintegraciones más importantes para un Higgs cargado del modelo 2HDM tipo II corresponden a H±→τν (desintegración en un leptón cargado tau y un neutrino tau) y H±→cs (desintegración en un mesón Ds formado por un par quark-antiquark de tipo c y s). Para el modelo 2HDM tipo I las desintegraciones más imporantes son H±→W*A (desintegración en un bosón W virtual y un Higgs neutro CP impar) y H±→W*h (con h un Higgs CP par de menor masa que el de 126 GeV/c² descubierto en el LHC). Un parámetro clave en estas búsquedas es tan β que describe el acoplamiento entre los dos dobletes de Higgs.

En resumen, el nuevo resultado de LEP es muy interesante y complementa muy bien las búsquedas de bosones de Higgs cargados en el LHC y Tevatrón que por la parte baja llegan más o menos a masas de unos 80 GeV/c², es decir, al límite superior mínimo del nuevo análisis. Todo indica que podemos descartar la existencia de bosones de Higgs cargados de baja masa lo que impone severas restricciones a la mayoría de los modelos supersimétricos “naturales”. Si la supersimetría se observa en la escala de los TeV (la que pueden explorar los colisionadores de partículas actuales y futuros para la primera década del siglo XXI), debe tener un sector de Higgs que esté muy escondido, pero que muy escondido (lo que implica que no sería “natural” y por tanto el argumento más importante a su favor se caería por su propio peso).

Anuncios

2 pensamientos en “La búsqueda de un bosón de Higgs cargado en los datos de LEP

  1. Francis, aprovecho para comentarte que mañana se presenta oficialmente, al mundo, desde KEK(Tokio), CERN (Ginebra) y Fermilab (Chicago) el nuevo acelerador lineal ILC (International Linear Collider), un proyecto mundial.

    Saludos desde el CERN

Los comentarios están cerrados.