Ha sido responsable de coordinar los llamados ‘menús’ de trigger (selección de datos en tiempo real) del experimento ATLAS durante 2018, el último año del Run 2 del LHC. En marzo de ese año comenzó su contrato Ramón y Cajal en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV), donde se doctoró en 2009 con una tesis sobre las desintegraciones del bosón de Higgs a muones con el LHC a punto de arrancar. Tras una década en el CERN contribuyendo a la operación de ATLAS y participando en numerosos análisis de física, Arantxa Ruiz Martínez regresa al IFIC para profundizar en el estudio del bosón de Higgs. El objetivo: la búsqueda de pares de bosones de Higgs para medir cómo interactúa consigo mismo.

Arantxa Ruiz Martínez (Girona, 1980) se licenció en Física en la Universitat de València (2003), realizando su doctorado en el IFIC sobre el desarrollo del calorímetro hadrónico de ATLAS, uno de los dos grandes detectores del LHC del CERN que se estaba construyendo en esos años. La investigadora trabajó en la implementación de diversos algoritmos en la electrónica de lectura del calorímetro diseñados para detectar muones, partículas elementales similares al electrón pero más pesadas. Además, analizó la posibilidad de detectar el ansiado bosón de Higgs en las desintegraciones a estas partículas con el LHC aún por comenzar a operar.

Tras finalizar su tesis en 2009, Arantxa Ruiz se desplazó al CERN para trabajar en ATLAS, primero como investigadora postdoctoral en la Universidad Estatal de Iowa (EE.UU.), luego como research fellow del CERN y después con la Universidad de Carleton (Canadá). Durante ese tiempo se descubrió el bosón de Higgs, la pieza que culmina la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones, el Modelo Estándar.

El último año del Run 2, el segundo ciclo de funcionamiento del LHC (2015-2018), la investigadora fue la encargada de coordinar el menú de trigger de ATLAS, formado por todos los algoritmos de selección de sucesos que se usan durante la toma de datos. El sistema de trigger se encarga de seleccionar en tiempo real las colisiones que se guardan para su posterior análisis: de las 40 millones de colisiones por segundo que se producen en el seno de ATLAS, solo 1.000 se almacenan en disco, descartando las demás.

¿Interactúa el Higgs consigo mismo?

Este puesto, cargo de nivel 2 dentro de la estructura de gestión de ATLAS, implica estar en primera línea del funcionamiento del experimento, operado por una colaboración de más de 3.000 científicos. Se trata de registrar las colisiones más valiosas que puedan corresponder a procesos físicos de interés (como el bosón de Higgs o nueva física más allá del Modelo Estándar) teniendo en cuenta las limitaciones de computación, la tasa de sucesos asumibles por la cadena de adquisición de datos y el almacenaje de los mismos.

Al acabar esta responsabilidad, Arantxa Ruiz Martínez se reincorporó al IFIC en octubre de este año. “Tomé la decisión de volver al IFIC porque es uno de los grupos más importantes dentro de la colaboración ATLAS”, recuerda. “Además, es un centro puntero en física de partículas experimental, con participación en muchos experimentos”. Como investigadora Ramón y Cajal, Ruiz colabora con el grupo de ATLAS del IFIC, ahora inmerso en el desarrollo de los nuevos componentes para el calorímetro hadrónico y el detector de trazas del experimento que se instalarán para la siguiente fase del LHC, llamada de ‘Alta Luminosidad’ (HL-LHC), a partir de 2023. Y continúa profundizando en el estudio del bosón de Higgs.

En concreto, la investigadora busca comprobar si el Higgs interactúa consigo mismo, como predice el mecanismo de Brout–Englert–Higgs del Modelo Estándar, o si hay otros mecanismos que apuntarían a la existencia de ‘nueva física’. De momento no se ha observado este fenómeno en el LHC, pero puede ser solo cuestión de estadística. Según Ruiz, harían falta unos 3.000 femtobarns inversos (medida del número de colisiones, que equivale a 100 billones de colisiones por cada femtobarn inverso) para obtener una evidencia de este proceso, aunque podría ocurrir mucho antes si existiera nueva física que incremente esta interacción. Esa cantidad de datos se alcanzará al final del HL-LHC, en torno a 2035. Durante el Run 2 se guardaron 147 femtobarns inversos, y 173 para los dos ciclos de funcionamiento del LHC desde 2010.

Referencias:

ATLAS Collaboration, Performance of the ATLAS Trigger System in 2015, Eur. Phys. J. C 77 (2017) 317, arXiv:1611.09661 [hep-ex].

ATLAS Collaboration, Trigger menu in 2018, ATL-DAQ-PUB-2019-001, 2019.