top y stop

Los últimos años la búsqueda del bosón de Higgs ha dominado los esfuerzos de los físicos en los aceleradores como el Tevatron y LHC (incluso los últimos años de LEP). Pero la estrella no siempre fue el bosón de Higgs. No hace falta remontarse muchos años atrás para ver que la mayoría de los análisis estudiaban el quark top. En el momento de su diseño se dijo que el LHC se dijo que sería una fábrica de tops.  En 2012 el LHC llegó a crear tops a un ritmo de 1 top por segundo. Los quarks top normalmente se producen junto con su anti partícula con lo que en realidad se producían un quark top y un anti-top simultáneamente. Pero, ¿qué es lo que tiene de especial el quark top?
El quark top es el último descubierto de los seis quarks (tres familias) del Modelo Estándar de física de partículas. Fue descubierto en 1995 en el, ya difunto, acelerador Tevatron. Su descubrimiento llegó más de 10 años después de que se descubriera el quark bottom (el compañero del top) en 1977 y que se predijera su existencia. Una de las razones por la que se tardó tanto es lo que lo hace interesante y por lo que es fruto de estudio. Su masa es muy grande, alrededor de 40 veces mayor que la del quark bottom, mayor incluso que la del bosón de Higgs. Con una masa de alrededor de 173 GeV es el quark más pesado y comparable a todo un átomo de Tungsteno (con protones y neutrones).

Su masa es mucho mayor que la del bosón W lo que permite que el quark se desintegre en este bosón, lo hace en un bosón W y otro quark más ligero casi el 100% de las veces. Además lo hace tan rápidamente que no llega sufrir hadronización como ocurre con la desintegración de los otros quarks. Por ello es posible estudiando los productos de desintegración descubrir las propiedades del quark (como su espín). El estudio de este quark nos permite obtener información sobre la Fuerza Electrodébil y la Fuerza Fuerte, pero no solo, además nos proporciona detalles de la física más allá del Modelo Estándar. El acoplamiento del campo de Higgs con las partículas depende de su masa, eso nos dice que para el quark top este es particularmente intenso, hasta no hace mucho tiempo el valor de la masa del quark top y el bosón W eran casi el único modo de dar limites a los posibles valores de la masa del bosón de Higgs. Varios modelos predicen la existencia de nuevas partículas que se desintegran en quarks top, uno de los candidatos más de moda es el stop.
Supersimetría o SUSY, es una de las teorías más allá del modelo estándar que por su elegancia ha ganado más adeptos en física de partículas. Supersimetría, entre otras cosas predice que cada partícula tendría un compañero (aun no descubierto) al que se denomina supersimétrico, en el caso del quark top, su compañero sería el squark stop. La teoría nos dice que las partículas supersimétricas podrían tener masas muy grandes pero que el stop debería tener una masa razonablemente pequeña y por lo tanto se podría observar en LHC. Hasta el momento no se han observado evidencias de la existencia del stop, nuevos resultados se presentarán la próxima semana en la conferencia de Moriond. Lo más probable, si no hay sorpresas, es que no se tenga estadística suficiente y que tengamos que esperar a 2015 cuando LHC vuelva a tomar datos para tener una confirmación (o no) de la existencia de esta partícula. En este caso lo que veremos la semana próxima es una actualización de los límites al valor esperado de la masa del stop.