La masa en reposo del bosón de Higgs (o mi obsesión mientras paseo, pese a mi mujer)

Por Francisco R. Villatoro, el 13 julio, 2008. Categoría(s): Noticias ✎ 1

El artículo “Higgs-mass predictions,” de Thomas Schücker, ArXiv preprint, 2 Mayo 2008, nos compila las estimaciones teóricas o predicciones más conocidas de la masa (en reposo) del Bosón de Higgs (o del de menor masa entre los bosones de Higgs, pues se supone que tiene que haber varios).

Muchos físicos han desarrollado predicciones teóricas para mH, la masa del bosón de Higgs, tanto límites inferiores, como superiores. El valor más “fiable” es 148 ± 34 GeV, valor del Grupo de Trabajo en Teoría Electrodébil del LEP-2 (LEP Electroweak Working Group) que se basa en los datos de alta precisión del LEP-2, la no observación con él del bosón, y la validez del Modelo Estándar como tal. Actualmente se puede descartar un valor inferior a 114.4 GeV con un intervalo de confianza al 95%. Por supuesto, ciertas ideas teóricas permiten valores inferiores a 100 GeV pero con un bosón de Higgs que interactúa de forma exótica con el resto del Modelo Estándar y que, en mi opinión, está alejado de lo “normalmente” entendemos por bosón de Higgs.

El propio Schücking (ArXiv preprint) propuso mH = 115.3 ± 0.1 GeV (= mW / sqrt(sin(aW)), donde mW es la masa del bosón vectorial W y aW es el ángulo de Weinberg, donde coseno de aW es el cociente mW/mZ, donde mZ es la masa del bosón vectorial Z, y sqrt es la raíz cuadrada y sin la función seno). Usa ideas de Wigner que hoy en día se enmarcan en el llamado modelo “subestándar” que utiliza tecnología de números cuaterniones. El artículo se lee fácil.

Gogoladze-Okada-Shafi (ArXiv preprint) proponen mH = 117 ± 4 GeV, quienes utilizan un modelo en 5D que compatifican para obtener algo “parecido” al modelo estándar (una teoría quiral en 4D de “baja energía”) dando como residuo una partícula escalar que “identifican” con el bosón de Higgs. Su fórmula para mH depende de la escala de energía a la que compactifica su modelo por lo que tienen bastante libertad para ajustar este valor si fuera necesario.

Arbuzov-Barbashov-Pervushin-Shuvalov-Zakharov (ArXiv preprint) estiman mH = 118 GeV utilizando datos del fondo cósmico de microondas (CMB) en el marco del modelo cosmológico conforme que se obtiene cuando se usa la teoría de la gravedad de Weyl-Dirac en lugar de la de Einstein. Este modelo predice una gran creación de bosones W, Z y de Higgs primordiales que dejarían como señal tres “picos” en el CMB. Ajustando dos picos para que “den” las masas mW y mZ, el tercer “pico” nos predice mH.

Ellis-Nanopoulos-Olive-Santoso (ArXiv preprint) predicen mH = 120 ± 6 GeV utilizando una de las variantes del Modelo Minimal Supersimétrico (MSSM), una extensión mínima del Modelo Estándar que incluye la supersimetría entre bosones y fermiones (mucha gente cree que la supersimetría será descubierta en el LHC junto al bosón de Higgs). La mayoría de las veriones del MSSM predicen masas mH < 150 GeV, pero además predicen una “plétora” de nuevas partículas (compañeras supersimétricas de las que conocemos, buenos candidatos a materia oscura en el Universo). El valor de mH=120 es el pico más probable, pero el modelo predice una distribución “casi gaussiana” de valores posibles.

Feldstein-Hall-Watari (ArXiv preprint) estiman mH = 121 ± 6 GeV mediante un modelo inspirado en teoría de cuerdas, suponiendo, por un lado que el Modelo Estándar es válido hasta la escala de Planck y por otro que el bosón de Higgs se puede describir mediante un modelo de cuerdas muy simplificado válido a esta escalar. Junto a mH también “predicen” (a posteriori, claro) la masa mT del quark top.

Froggatt-Nielsen (ArXiv preprints 1995 y 2001) predicen mH = 121.8 ± 11 GeV suponiendo que el Modelo Estándar es válido hasta la escala de energías de Planck, al menos en lo que corresponde al bosón de Higgs, y que el potencial de energía que describe al bosón de Higgs tiene dos mínimos de energía, uno en el que vivimos y otro a la energía de Planck, lo que les permite predecir, en el que vivimos, mediante técnicas de grupo de renormalización las masas mT (lo hicieron en 1995) y mH.

Continuará…



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