Como con todas las preguntas sobre descubrimientos, es una cuestión de señal sobre fondo.
El quark superior se carga bajo la cromodinámica cuántica, que también se conoce como (o está relacionada con) la fuerza fuerte. Esto significa que si está tratando de hacer quarks superiores con otras partículas cargadas bajo QCD, hay una gran tasa para hacerlo. Entonces la señal es grande. Los quarks superiores se producen en pares bajo la fuerza fuerte, por lo que tenemos dos posibilidades de verlos cada vez que los hacemos.
El quark superior tiene un modo de descomposición relativamente fácil de ver [*] llamado modo de descomposición leptónica, donde un quark superior se desintegra en un quark inferior, un muón o un electrón y un neutrino (que deja el detector invisible). Esto resulta ser un evento relativamente espectacular (al menos cuando se descubrió el quark top) y esto ocurre aproximadamente el 22% del tiempo. El quark superior también se descompone en el modo de decaimiento hadrónico a un quark inferior y dos chorros de sabor ligero aproximadamente el 67% del tiempo. Cuando buscamos pares de quarks superiores, podemos buscar eventos que tengan una desintegración leptónica y una desintegración hadrónica, que ocurre el 44% del tiempo. Así que terminamos con eventos de quark top que decaen, tienen 2 quarks inferiores, dos chorros más, un leptón y energía faltante. Sin el quark top, este estado final no ocurre muy a menudo, por lo que el fondo es muy bajo y, por lo tanto, la señal al fondo es alta y es un canal fácil de descubrir.
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El higgs no se carga directamente bajo QCD y solo se carga bajo la fuerza Electroweak, que con frecuencia se llama fuerza nuclear débil. Las tasas son mucho más bajas para producir este tipo de partículas. El Higgs se puede producir individualmente a través de interacciones de electroválvula. Entonces la tasa es relativamente pequeña. El verdadero problema no es la tasa, es el hecho de que el Higgs generalmente se descompone en estados finales realmente aburridos que se producen todo el tiempo: por ejemplo, dos quarks inferiores sin nada más (esto ocurre el 70% del tiempo). También puede descomponerse en dos quarks, un leptón y un neutrino, pero esto se parece mucho al quark top, que ocurre aproximadamente el 10% del tiempo. Los modos de desintegración que son más espectaculares son cuando se desintegra en cuatro leptones o cuando se desintegra en dos fotones. Aquí los fondos son pequeños, pero las tasas son minúsculas y ocurren aproximadamente una vez en mil. Entonces, cuando combina los dos juntos, la tasa es muy pequeña si el fondo va a ser pequeño o la tasa es moderadamente grande, pero el fondo es enorme.
Hubo un experimento anterior, conocido como LEP2, que colisionó electrones y positrones y tenía fondos muy pequeños. Sin embargo, solo podía llegar a los bosones de Higgs de 114.4 GeV, apenas un pelo de donde se encontró el Higgs. Este experimento terminó a fines de 2001 para poder desmantelarlo e instalar el LHC. Luego tuvimos que esperar casi una década para comenzar a mejorar las búsquedas del bosón de Higgs (que Tevatron comenzó a hacer en 2009) y luego hasta este verano para descubrirlo. Si LEP2 tuviera solo otro 10% de energía, podría haber hecho el descubrimiento hace una década, pero si los deseos fueran peces, el mar estaría lleno.
[*] bueno, en realidad tiene muchos modos de desintegración y algunos de ellos son bastante difíciles, pero uno de ellos es muy fácil y tiene una gran tasa
