Anomalía en el LHC interpretada como creación y desintegración de la partícula más pesada hallada hasta la fecha

La peculiaridad de la anomalía reside en que no está prevista por las leyes físicas, que hasta ahora permitían describir todas las partículas y campos conocidos en el universo

En el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Ginebra fue detectada a mediados de diciembre una ‘anomalía’, sobre la que ya se han escrito 94 trabajos científicos. Aunque los investigadores son cautos y, por el momento, prefieren hablar de ‘anomalía’ en vez de ‘descubrimiento’, creen que podría tratarse de un hallazgo muy importante en el marco de esta investigación.

La peculiaridad de la anomalía reside en que no está prevista por las leyes físicas, que hasta ahora permitían describir todas las partículas y campos conocidos en el universo. En otras palabras, la observación anómala se sale del modelo estándar.

Según este modelo estándar se pueden clasificar todas las partículas (quarks, gluones, fotones, neutrinos, el bosón de Higgs). Cada una de estas partículas tiene sus propiedades. Por ejemplo, los gluones no permiten que los núcleos atómicos se dispersen, los fotones es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético; es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio; y el bosón de Higgs, o partícula de Higgs, es una partícula elemental propuesta en el Modelo estándar de física de partículas que, en base al llamado mecanismo de Higgs, explica el origen de la masa de las partículas elementales. Por lo tanto no hay lugar en este ‘panteón’ de partículas para esta anomalía que fue detectada, explica el artículo.

El sentido de la anomalía

De junio a noviembre el Gran Colisionador de Hadrones hacía colisionar protones, núcleos de átomos de hidrógeno, con una energía récord de 13 teraelectronvoltios. Las colisiones fueron supervisadas por dos detectores de partículas colocados en los lados opuestos del anillo subterráneo del colisionador de 27 kilómetros, denominados ATLAS y CMS. En estos detectores trabajan dos equipos independientes de científicos.

Lo curioso es que ambos grupos observaron por separado un mismo fenómeno, que se asemeja mucho al nacimiento y desintegración inmediata de una nueva partícula masiva. Si se confirman estas observaciones, estaríamos ante el hallazgo de la partícula con más masa de entre todas las partículas elementales conocidas. La partícula anómala es 1,46 millones de veces más pesada que un electrón, 800 veces más pesada que un protón, y tendría una masa superior en 6 veces al bosón de Higgs y en 5 veces al quark cima, que tienen el récord hasta la fecha.

Según una de las hipótesis, la nueva partícula sería un pariente multidimensional del gravitón, responsable de la fuerza de gravedad. Otra teoría sugiere que la anomalía indica la existencia de partículas especiales de materia oscura, mientras que una tercera hipótesis la ve como una cierta versión del bosón de Higgs.

 

 

Por último, hay quien piensa que podría tratarse de un sgoldstino (súpergoldstino), partícula responsable del efecto conocido como ‘ruptura espontánea de la supersimetría‘ del modelo estándar mínimo de partículas elementales, un hecho experimental cuyo origen se desconoce. En este sentido, si la observación de esta partícula es acertada, ello significaría que el Gran Colisionador de Hadrones tiene suficiente energía como para provocar la ruptura espontánea de la supersimetría. Varios expertos opinan que al sgoldstino seguiría el descubrimiento de otras nuevas partículas.

El Gran colisionador de hadrones es un acelerador y colisionador de partículas ubicado en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), cerca de Ginebra. Colisiona haces de protones para probar los límites del modelo estándar (el marco teórico de la física de partículas)

Rumores o realidad

Un rumor que ha estado circulando en las redes sociales y blogs desde hace varios días dice que tanto los detectores CMS y ATLAS en el LHC han visto un exceso inesperado de pares de fotones, que juntos suman alrededor de 750 gigaelectronvoltios (GeV) de energía, en los restos de sus colisiones protón-protón. Esto podría ser un signo revelador de una nueva partícula —también un bosón, pero no necesariamente similar a la de Higgs— descintegrándose en dos fotones de energía equivalente. Si es así, la partícula tiene alrededor de cuatro veces más masa que la partícula más pesada descubierta hasta el momento, el quark top, y seis veces más masiva que el bosón de Higgs.

En sus conversaciones en el CERN —el laboratorio que aloja el LHC— los portavoces de los dos experimentos se turnaron en levantar resultados de los experimentos de mayor energía, ‘Corrida 2’, que comenzaron en junio y fueron suspendidos a principios de noviembre. Ambos oradores dejaron estos resultados de los pares de fotones para el final de sus charlas.

Un bache intrigante

En ambos casos, las significancias estadísticas fueron muy bajas. Marumi Kado, del Acelerador Lineal de laboratorio en la Universidad de París-Sur, dijo que su experimento ATLAS había detectado alrededor de 40 pares de fotones más que lo que se habría esperado de las predicciones del modelo estándar de la física de partículas. Jim Olsen de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey informó que el CMS observó más que diez.

«Es un poco intrigante», dice el portavoz de ATLAS Dave Charlton de la Universidad de Birmingham, Reino Unido. «Pero puede suceder por casualidad.»

En la física de partículas, se dan todo el tiempo sacudones estadísticos como este. Si esta resultase ser una partícula real, sería «un cambio de juego total», dice Gian Francesco Giudice, un teórico del CERN que no es miembro ni del ATLAS ni del CMS. Los experimentadores han pasado décadas validando el modelo estándar, y el bosón de Higgs era la última pieza que faltaba en ese panorama. Una partícula mucho más pesada abriría un nuevo capítulo entero en el campo, dijo. «El bosón de Higgs palidece en comparación, en términos de novedad».

LHC 2.0: Una nueva visión del Universo

El portavoz de CMS Tiziano Camporesi dice que su equipo no sabe qué hacer con los datos. El sacudón apareció mientras el equipo estaba buscando una partícula no relacionada, llamado gravitón.

Maxim Perelstein, un físico teórico de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, dice que aunque el bosón de 750 GeV no sea una de las partículas que los físicos del LHC han estado buscando, los teóricos no necesariamente la consideran como exótica. Podría ser, por ejemplo, una partícula similar al Higgs, sólo que más pesada, dice. «Yo no lo consideraría una gran sorpresa si esto resulta ser real.»

Déficit en la supersimetría

Mientras tanto, las búsquedas de partículas predichas por la supersimetría, la extensión favorita de los físicos del modelo estándar, siguen con las manos vacías. Para el físico teórico Michael Peskin del Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC en Menlo Park, California, la parte más relevante de las conversaciones se refieren a la imposibilidad de encontrar una partícula supersimétrica llamado gluino en el rango de masas hasta 1.600 GeV (mucho más lejos que el límite de la corrida 1, de 1300 -GeV). Esto empuja a la supersimetría más cerca del punto en el que muchos físicos podrían renunciar a ella, dice Peskin.

En cuanto a los pares de fotones, Camporesi dice que en 2016 el LHC debería establecer de manera concluyente si el sacudón no fue más que otro sacudón, o es evidencia de una nueva partícula. Será una prioridad para la próxima ronda de toma de datos, que comenzará en marzo, dice. «Si hay un fenómeno natural real detrás de estas fluctuaciones, lo sabremos.»

Charlton está de acuerdo. «Esperamos alrededor de diez veces más datos el próximo año, lo que debería ayudar a resolver esta pregunta; pero es bastante probable que salten otras nuevas».

Fuente: Varios medios. Aportado por Eduardo J. Carletti

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