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​"Para que la teoría y los experimentos de búsqueda del bosón de Higgs tengan éxito, deben trabajar de la mano". Con esta premisa, Santander se convierte esta semana, del 5 al 9 de septiembre, en el lugar de reunión para físicos teóricos y experimentales de enorme prestigio, que trabajan en los experimentos CMS y ATLAS del CERN, en los 'Higgs Days At Santander', organizados por el Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-UC) bajo el lema "Theory meets Experiment".

El histórico descubrimiento del bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) hace exactamente diez años, y los progresos realizados desde entonces, han permitido a la comunidad científica dar enormes pasos en nuestra comprensión del universo. Unos avances que no hubieran sido posibles sin discusiones entre el equipo investigador, tanto de la rama teórica de la física (Física Teórica), como la experimental.

El encuentro "Higgs Days" organizado por Sven Heinemeyer, Alicia Calderón y Gervasio Gómez, cumple este año su décimo cuarta edición y tiene precisamente como objetivo comprender, discutir y resolver problemas relacionados con las búsquedas del Higgs, las precisas mediciones que se dan en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN y en colisionadores futuros (ILC, CLIC, FCC-ee, etc.).

Concretamente esta edición se centrará en las últimas novedades del Higgs y el dilema que ha surgido con el Modelo Estándar, en los modelos con dos dobletes de Higgs (2HDM) y el Modelo Mínimo Estándar Supersimétrico (MSSM), que podrían explicar también la materia oscura observada en el Universo. Durante estos días el encuentro entre la comunidad investigadora en Higgs cuenta con un programa dividido en dos partes: las discusiones de los resultados de los grandes experimentos y las presentaciones teóricas más breves relacionadas con el tema. Para ello, se han propuesto multitud de debates.

Muchas cuestiones aún sin respuesta

¿Qué queda por aprender sobre el campo de Higgs y el bosón de Higgs diez años después? Mucho. ¿El campo de Higgs da también masa a los fermiones más ligeros o podría haber otro mecanismo en juego? ¿Es el bosón de Higgs una partícula elemental o compuesta? ¿Puede interactuar con la materia oscura y revelar la naturaleza de esta misteriosa forma de materia? ¿Qué genera la masa del bosón de Higgs? ¿Tiene 'gemelos' o 'parientes'?

Encontrar las respuestas a estas y otras preguntas no sólo contribuirá a nuestra comprensión del universo en sus escalas más pequeñas, sino que también puede ayudarnos a desvelar algunos de los mayores misterios que encierra el universo en su conjunto, por ejemplo cómo llegó a ser como es y cuál podría ser su destino final.

El IFCA y el Higgs

El Grupo de Partículas e Instrumentación del IFCA lleva años trabajando y formando parte del equipo que descubrió el bosón de Higgs en uno de los canales de desintegración a dos bosones W. "Hoy seguimos estudiando las propiedades de este bosón, muchas de las cuales aún quedan por descubrir y para ello utilizaremos los datos que recojamos en la nueva fase de funcionamiento del LHC, que comienza mañana, a una energía nunca alcanzada anteriormente por ningún otro experimento, y aumentando la cantidad de datos totales que podremos usar para los análisis de física", explica Alicia Calderón, investigadora del IFCA y docente en la Universidad de Cantabria. "Esperamos producir varios millones de bosones de Higgs en los próximos 3-4 años", añade.

Esto va a permitir, por un lado, comprobar la física del bosón de Higgs a una nueva energía, y por otro, continuar el estudio de sus propiedades con mucha mayor precisión. Además, desde el IFCA se continuará entendiendo un poco más este bosón, para resolver cuestiones como, por ejemplo, si es un bosón fundamental o podría tener una estructura interna, si es el único bosón de Higgs existente o si podría ser un portal que conecte la materia ordinaria con la materia oscura.

Tras el inicio del tercer período de funcionamiento del LHC, el Run3, llegará el turno del High Luminosity LHC (HL-LHC), que se espera comience en2029 con un aumento de datos superior al Run3. "Esto implicará una cantidad de datos muchísimo mayor, que van a permitir poder medir nuevas propiedades del bosón de Higgs dada la cantidad tan elevada de datos", explica Calderón.

Y añade que "para llevar a cabo el HL-LHC es necesario desarrollar nuevas tecnologías, que puedan funcionar en ambientes de muy alta radiación y que tengan una respuesta rápida al paso de las partículas y también el desarrollo de nuevos detectores que permitan mejorar las medidas en términos de precisión".

Por otra parte, el investigador del CSIC, y miembro del Grupo de Partículas e Instrumentación del IFCA, Iván Vila, está trabajando actualmente junto a su equipo en una nueva utilidad de la física aplicada a la medicina y la salud junto al Hospital Universitario Marqués de Valdecilla, la protonterapia. "Por supuesto hay una transferencia tecnológica de todos estos nuevos desarrollos tecnológicos, y el IFCA está involucrado en nuevas tecnologías y su aplicación en otros campos científicos y en la sociedad, uno ellos, actualmente, es la física médica y la colaboración con Valdecilla en la protonterapia como tratamiento para curar el cáncer, esto es lo que nos ocupa", afirma Vila.

PIE DE FOTO: Los "Higgs Days" reúnen a expertos de varios países.