Acelerador de partículas podría revelar forma de dimensiones alternativas

Nuevas partículas exóticas pueden ofrecer un destello de la existencia y formas de dimensiones extra.

Cuando el mayor acelerador de partículas del mundo comience a funcionar a finales de este año, nuevas partículas exóticas pueden ofrecer un destello de la existencia y formas de dimensiones extra.

Investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison y la Universidad de California-Berkeley dicen que las reveladoras firmas de dejadas por una nueva clase de partículas podrían distinguir entre posibles formas de dimensiones espaciales extra, predichas por la Teoría de Cuerdas.

La Teoría de Cuerdas, que describe las partículas fundamentales del universo como diminutas cuerdas vibrantes de energía, sugiere la existencia de seis o siete dimensiones espaciales invisibles además del tiempo y las tres dimensiones espaciales que vemos habitualmente.

De la misma forma que un instrumento musical determina su sonido, la forma de estas dimensiones determina las propiedades y comportamiento de nuestro universo de cuatro dimensiones, dice Gary Shiu, autor principal de un artículo que apareció en el ejemplar del 25 de enero de la revista Physical Review Letters.

"La forma de las dimensiones es crucial debido a que, en la Teoría de Cuerdas, la forma en que la cuerda vibra determina el patrón de las masas de la partículas y las fuerzas que sentimos", dice el profesor de física de la UW-Madison.

Calibrar tal forma debería avanzar nuestro conocimiento y predicciones del mundo de cuatro dimensiones, dice Shiu. "Hay una miríada de posibilidades de formas para las dimensiones extra. Sería útil conocer una forma de distinguir unas de otras y tal vez usar los datos experimentales para restringir el conjunto de posibilidades".

Tal evidencia experimental podría aparecer en los datos de un nuevo acelerador de partículas, el Gran Colisionador de Hadrones, preparado para que empiece su funcionamiento a finales de este año en Ginebra, Suiza.

En un acelerador, el impacto frontal de núcleos atómicos a casi la velocidad de la luz puede crear brevemente partículas de alta energía muy inestables, las cuales decaen rápidamente en una lluvia de otras de menor energía que son detectables. Los patrones característicos de decaimiento sirven como huellas de las efímeras partículas exóticas y, posiblemente, la forma de las dimensiones invisibles.

Junto a sus colegas Bret Underwood y Kathryn Zurek de la UW-Madison y Devin Walker de la UC-Berkeley, Shiu demuestra en el nuevo estudio que los patrones de firma de partículas conocidas como gravitones Kaluza-Klein (KK) pueden distinguir entre geometrías extra-dimensionales propuestas.

¿Cómo? Shiu compara el efecto a una sala oscura en la que los patrones de sonido que resuenan en los muros pueden revelar la forma de la sala. De forma similar los gravitones KK son sensibles a las formas de las dimensiones extra y, a través de su decaimiento, pueden revelar pistas sobre tal forma.

El actual estudio muestra que, en simulaciones, incluso las pequeñas variaciones geométricas llevan a diferencias visibles en las firmas de los gravitones KK, dice Underwood.

Basándose en esos resultados, dice Shiu, "Al menos en principio, se pueden usar los datos experimentales para comprobar y restringir la geometría de nuestro universo".

El año pasado, Shiu y Underwood informaron de que las pistas para geometrías dimensionales podrían ser visibles en los patrones de la radiación cósmica dejada por el Big Bang. El nuevo trabajo complementa la aproximación anterior, dicen. "Cuantas mayores pistas tengamos, mejor idea tendremos sobre la física subyacente", dice Shiu.

Underwood añade, "Si los datos de la cosmología y la física de partículas concuerdan, es una indicación de que estamos en el camino correcto".

El trabajo fue patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencia, el Departamente de Energía de los Estados Unidos, la Research Corp. Y la Comunidad Presidencial de la Universidad de California.

Fuente: Astroseti
Traductor al español: Manuel Hermán Capitán