El solenoide de muón compacto (CMS) es un detector de propósito general en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Tiene un amplio programa de física que va desde el estudio del modelo estándar (incluido el bosón de Higgs) hasta la búsqueda de dimensiones adicionales y partículas que podrían formar materia oscura. El detector CMS está construido alrededor de un enorme imán solenoide., Esto toma la forma de una bobina cilíndrica de cable superconductor que genera un campo de 4 tesla, aproximadamente 100.000 veces el campo magnético de la Tierra. El campo está confinado por un «yugo» de acero que forma la mayor parte del peso de 14.000 toneladas del detector. Crédito: CERN
el bosón de Higgs es la partícula fundamental asociada con el campo de Higgs, un campo que da masa a otras partículas fundamentales como electrones y quarks. La masa de una partícula determina cuánto resiste cambiar su velocidad o posición cuando se encuentra con una fuerza. No todas las partículas fundamentales tienen masa., El fotón, que es la partícula de luz y lleva la fuerza electromagnética, no tiene masa en absoluto.
el bosón de Higgs fue propuesto en 1964 por Peter Higgs, François Englert, y otros cuatro teóricos para explicar por qué ciertas partículas tienen masa. Los científicos confirmaron su existencia en 2012 a través de los experimentos ATLAS y CMS en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN en Suiza. Este descubrimiento llevó al Premio Nobel de Física de 2013 a Higgs y Englert.,
la primera tapa final del detector interno ATLAS Después de la inserción completa dentro del criostato de argón líquido. Crédito: © CERN
Los científicos están estudiando las propiedades características del bosón de Higgs para determinar si coincide con precisión con las predicciones del modelo estándar de física de partículas. Si el bosón de Higgs se desvía del modelo, puede proporcionar pistas de nuevas partículas que solo interactúan con otras partículas del modelo estándar a través del bosón de Higgs y por lo tanto conducen a nuevos descubrimientos científicos.,
LHC túnel. Crédito: © CERN
hechos del bosón de Higgs
- el bosón de Higgs obtiene su masa igual que otras partículas—de sus propias interacciones con el campo de Higgs.
- puede haber más de un bosón de Higgs. Un modelo teórico de la nueva física predice cinco bosones de Higgs.
- mientras que el bosón de Higgs da masa a los quarks que componen un protón, solo es responsable de dar a un protón alrededor del 10% de su masa., El otro 90% de la masa de un protón proviene de las complejas interacciones de los quarks y la fuerte fuerza nuclear.
- dado que el bosón de Higgs tiene el papel de generar la masa de otras partículas y el hecho de que la materia oscura se puede detectar principalmente a través de su masa, el bosón de Higgs puede ser un portal único para encontrar signos de materia oscura.
DOE Office of Science: Contributions to Higgs Boson Research
el LHC del CERN es el colisionador de partículas de mayor energía del mundo. Actualmente es el único lugar donde los científicos pueden crear y estudiar bosones de Higgs., La oficina de ciencia de DOE (SC) contribuyó con importantes imanes aceleradores para ayudar a construir el LHC. DOE también apoya a muchos científicos, ingenieros y técnicos en el programa LHC. El LHC alberga cuatro grandes detectores de partículas experimentales, dos de los cuales son parcialmente soportados por la oficina de física de alta energía de SC: ATLAS y CMS. Los investigadores estadounidenses representan aproximadamente el 20% y el 25% de las colaboraciones con ATLAS y CMS, respectivamente. También desempeñan papeles de liderazgo en muchos aspectos de cada experimento., Estos experimentos están haciendo mediciones precisas de las propiedades del bosón de Higgs para determinar si coincide con las predicciones del Modelo Estándar u ofrece pistas de Nueva física, explorando nuevas partículas y sus interacciones, e identificando la nueva física de la materia oscura.