Desde el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012, se han medido muchas de sus propiedades fundamentales, como por ejemplo su masa o la interacción con otras partículas. Según el Modelo Estándar, cuanto más pesada sea una partícula, más fuerte será su acoplamiento con el bosón de Higgs. Sin embargo, el acoplamiento del bosón de Higgs con partículas portadoras de fuerza (como los bosones W o Z) y con partículas de materia (fermiones) se rige por mecanismos diferentes. Este último se conoce como acoplamiento de Yukawa y se ha observado experimentalmente en la desintegración del bosón de Higgs a pares de leptones tau (H→ττ) y en su producción junto a pares de quarks top (ttH). Las medidas de esta propiedad no sólo permiten comprender la naturaleza de la masa, sino que también pueden proporcionar indicios de nuevos fenómenos físicos.

Un nuevo resultado de ATLAS presentado en la conferencia The European Physical Society Conference on High Energy Physics (EPS-HEP), en el que han participado de manera destacada un equipo del IFIC (CSIC – UV), formado por Ximo Poveda y Luca Fiorini, ha medido la desintegración del bosón de Higgs en leptones tau usando los datos del Run 2 del LHC. El canal H→ττ es un reto experimental para explorar, ya que los leptones tau se desintegran en al menos una partícula cargada más ligera y al menos un neutrino, que no es detectado por el experimento ATLAS. El canal H→ττ también se ve afectado por una gran cantidad de fondo procedente del bosón Z que se desintegra en leptones tau, que es 500 veces mayor que la señal producida por el bosón de Higgs que se desintegra en leptones tau. Este nuevo análisis incorpora muchas novedades y mejoras, incluyendo por primera vez nuevas categorías para explorar la producción ttH en sucesos finales con leptones taus y jets hadrónicos, un estudio en que los científicos del IFIC han estado directamente involucrados.

^{Distribución del estimador de la masa de pares de leptones tau en sucesos candidatos H→ττ, con la contribución del bosón de Higgs en rojo. En el panel inferior se muestra el número de sucesos tras sustraer los fondos. (Imagen: Colaboración ATLAS / CERN)}

Todo esto ha llevado a mejorar los resultados en más de un factor dos y alcanzar una precisión sin precedentes en las medidas de H→ττ, tanto de forma inclusiva como en cada uno de los principales modos de producción del bosón de Higgs en el LHC. Asimismo, también se han medido distribuciones diferenciales en variables tales como el momento transverso del bosón de Higgs por primera vez en H→ττ. Este resultado representa un hito en la exploración de la física del bosón de Higgs y además sirve para sentar las bases de futuras búsquedas de Nueva Física más allá del Modelo Estándar con bosones de Higgs y leptones tau.

Links:

VÍDEO EXPLICATIVO

ATLAS Physics Briefing

ATLAS-CONF-2021-044

Presentación en EPS-HEP