tl; dr La señal del bosón de Higgs es muy débil y los antecedentes de la competencia son enormes.
Cuando se descubren partículas en colisiones de alta energía, no se observan directamente. Casi inmediatamente después de ser creadas, estas partículas exóticas se descomponen en otras partículas más comunes y son esos productos de descomposición los que se miden en los experimentos.
Hace muchas décadas, las partículas nuevas eran fáciles de encontrar porque sus productos de descomposición eran muy extraños a las expectativas [1]. La descomposición del bosón W (en un solo leptón y un gran desequilibrio de impulso) es tan única que el primer descubrimiento se realizó con solo cinco eventos candidatos. No importa que la producción de un bosón W sea muy rara cuando no hay antecedentes apreciables.
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Sin embargo, cuando la física de partículas avanzó y comenzó a buscar el leptón tau y el quark top, los antecedentes se convirtieron en un problema grave. Estas nuevas partículas compartían canales de descomposición con partículas conocidas: cuando se observó esa descomposición en el detector, no se podía decir con certeza si provenía de la partícula rara, no descubierta o de las abundantes partículas conocidas. Fue solo después de acumular grandes conjuntos de datos que los detalles únicos de las nuevas partículas pudieron aislarse y usarse para confirmar su descubrimiento.
Los desafíos para encontrar el Higgs no son diferentes. No solo se produce Higgs en raras ocasiones en colisiones de alta energía, sino que las posibles desintegraciones son casi idénticas a las del Modelo estándar [2].
Sin embargo, a energías de colisión más altas, la producción de Higgs aumenta drásticamente, y la relación de señal de Higgs a fondo mejora. Además de los detectores mejorados, esta es la gran ventaja que tiene el LHC sobre experimentos anteriores como el Tevatron [3].
[1] Al principio, algunas caries eran tan extrañas que se denominaban “extrañas”. Más tarde se descubrió que todas estas partículas contenían un nuevo quark que heredó el nombre. Hoy todavía lo llamamos un quark extraño.
[2] Estoy definiendo el Modelo Estándar aquí como uno sin un bosón de Higgs, aunque no es matemáticamente consistente sin uno.
[3] En colisionadores de baja energía, como RHIC, la probabilidad de producir incluso un solo Higgs en el transcurso de los siglos es esencialmente cero.
