El bosón de Higgs y la materia oscura

Tras la reciente puesta en servicio del LHC y ahora que ya es oficialmente el acelerador más energético del mundo, el primer gran acontecimiento científico que todo el mundo espera que protagonice esta maquina es la detección del bosón de Higgs. El Higgs es la última de las partículas básicas del modelo estándar que queda por descubrir y sería el causante de la mayor parte de la masa de los objetos que nos rodean, de ahí tanto interés. Pero, ¿y si se descubriese antes en el espacio?¿Sería posible?

Pues sí, de acuerdo con una teoría propuesta por Marco Taoso, un investigador del CERN. Según Taoso, el bosón de Higgs podría detectarse en el espacio mediante satélites de alta energía, como el Fermi (GLAST). La fuente de bosones de Higgs serían las colisiones de hipotéticas partículas de materia oscura en nuestra galaxia. Es probable que, de existir, estas partículas sean sus propias antipartículas, por lo que cada vez que se encuentran se aniquilan mutuamente, generando rayos gamma y partículas energéticas. Entre estas partículas podría estar el bosón de Higgs. No es la primera vez que se propone algo semejante, pero Taoso y su equipo han explicado en un reciente paper (titulado apropiadamente Higgs in space!) cómo podríamos ver la firma espectral del Higgs en la radiación gamma que llega hasta los detectores orbitales. Incluso podría ser visible con los telescopios Cherenkov terrestres como el MAGIC.

Para ello, el modelo asume que las partículas de materia oscura -denominadas en el argot astrofísico de forma genérica como WIMPs (Weakly-Interacting Massive Particles, "partículas masivas débilmente interactivas")- deberían tener una masa de 100-170 GeV y un comportamiento determinado respecto a la interacción electrodébil (la unión del electromagnetismo y la fuerza nuclear débil a altas energías) y, en concreto, un acoplamiento con el quark cima (t). Dependiendo de la naturaleza exacta de la WIMP, en algunas aniquilaciones se debería producir un fotón gamma junto con otra partícula, que podría ser el Higgs. En cada caso, la energía del fotón dependería de la naturaleza de la otra partícula, permitiendo detectar de forma indirecta el bosón de Higgs al analizar la radiación que llega a la Tierra procedente de estas aniquilaciones.

Aunque la teoría sea correcta, el problema consiste en detectar la firma espectral del Higgs en los fotones gamma y distinguirla de otras partículas, algo que este estudio demuestra que es posible, aunque complicado, con la tecnología actual. Pero como no hay nada que perder y sí mucho que ganar (puede que un premio Nobel), varios equipos ya se han puesto manos a la obra para analizar la radiación gamma difusa de la Vía Láctea y ver si pueden detectar líneas espectrales que correspondan al bosón de Higgs (o a otras partículas), lo que a su vez permitiría conocer mucho mejor la naturaleza de la materia oscura, materia que no olvidemos forma aproximadamente el 30% de nuestro Universo.

(por cierto, hablando de Fermi, este satélite ha detectado recientemente la fuente continua de rayos gamma más intensa: una galaxia activa -el blazar 3C 454.3-, situada a siete mil millones de años luz)



¿Podrían el Fermi (arriba) o el MAGIC adelantarse al LHC en la búsqueda del Higgs?

Más información:

• Higgs in space!, Jackson et al., 2009.