Los físicos del acelerador de partículas Fermilab ven algo raro

El mundo de la física de partículas está impresionado por la noticia de que unos investigadores del único laboratorio de física de partículas de los Estados Unidos, el Fermilab, han observado una extraña partícula, diferente a todo lo que se ha visto anteriormente

Las perspectivas son tan tentadoras que este tema ha sido cubierto en el New York Times. Sin embargo, los mismos experimentadores que realizaron las mediciones advierten que la supuesta señal podría ser producto de imprecisiones aún no determinadas en la modelación del detector de partículas, increíblemente compleja. Los físicos también se encontrarían en problemas para explicar cómo esta partícula podría haber sido pasada por alto anteriormente.

“Estoy algo sorprendido de que [el New York Times] haya escrito sobre esto; deben haber sido días de pocas noticias”, dice Robert Roser, uno de los voceros del equipo de 500 miembros que trabaja en el detector de partículas CDF en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi (Fermilab) en Batavia, Illinois, donde se realizó la observación. Sin embargo, dice, queda la posibilidad de que los científicos hayan observado una nueva partícula.

El resultado proviene del análisis miles de millones de colisiones de protones y antiprotones que se han producido en el colisionador Tevatrón del Fermilab. Según la Teoría de la Relatividad de Einstein, energía es igual a masa, por lo que esas colisiones de alta energía pueden lanzar a la existencia a partículas subatómicas masivas que no se ven en nuestro mundo cotidiano. Los físicos buscan entonces identificar estas partículas estudiando las combinaciones de partículas más familiares en las que se desintegran.

En este caso, los experimentadores buscaban colisiones de las que producen una partícula llamada bosón W, que pesa aproximadamente 87 veces más que un protón, y alguna otra partícula que se desintegra en dos rociadas de partículas a las que se conoce como “chorros”. Un chorro surge cuando una colisión impacta a la partícula que se conoce como quark. Un quark no puede existir aislado, debe estar ligado a otros quarks o a un antiquark. Así que el energético quark arranca rápidamente más quarks y antiquarks del vacío, e forma al instante las partículas llamadas mesones, que contienen cada una un quark y un antiquark. De las energías y el momento de estos dos chorros, los investigadores pueden inferir la masa de la partícula que las produjo.

Buceando en sus datos, los investigadores del CDF observaron unos 250 eventos en los que los chorros parecían proceder de una partícula con una masa 160 veces la del protón, según informó el equipo en un artículo publicado en el servidor de ArXiv y al día siguiente en una charla en el Fermilab. Los investigadores estiman que la posibilidad estadística de que unos chorros aleatorios, o pares de chorros de otras fuentes, produzcan una señal falsa tan fuerte son de 1 en 1300. “Hay mucho ruido ahí dentro”, dice Joseph Lykken, teórico del Fermilab que no estuvo implicado en el trabajo. “He recibido muchas preguntas al respecto”.

Entonces, ¿es algo seguro? No mucho, dice Lykken. El análisis depende críticamente de la comprensión que los físicos tienen de los chorros, y los chorros son cosas muy complejas. Por ejemplo, todo el estudio provino de un esfuerzo por observar los eventos que producen dos bosones W, y uno de los bosones produce un par de chorros. Por lo que los investigadores deben estar absolutamente seguros de que no han confundido esos dos eventos W con los que contienen una nueva partícula. “La verdadera cuestión es cuán bien comprendemos ese [escenario], no sólo teóricamente, sino en términos de cómo se verá en el detector”, dice Lykken.

Para haber escapado a su detección hasta ahora, la nueva partícula tendría que tener algunas propiedades bastante extrañas. Por ejemplo, los investigadores de CDF quieren encontrar el largamente buscado bosón de Higgs, la clave para que los físicos comprendan la masa, observando eventos en los que se producen junto con un bosón W y luego se desintegra en dos chorros iniciados específicamente por partículas conocidas como quarks bottom. Estos análisis, más refinados, no han observado la hipotética nueva partícula, por lo que, por alguna razón, no deben desintegrarse en quarks bottom. De manera similar, la partícula hipotética recuerda al bosón W más ligero en su capacidad para desintegrarse en dos chorros. Sin embargo, al parecer no se desintegran en las otras formas como lo hace un bosón W, o se lo habría observado hace mucho.

Aún así, los físicos dicen que no hay razón para pensar que un nuevo tipo de partículas totalmente distintas no tenga propiedades extrañas, señala Lykken. Y esperan que se confirme o descarte pronto la supuesta señal. Esto se debe a que los experimentadores de CDF pronto analizarán la otra mitad de los datos que se han recopilado hasta el momento. También aparecerán más pruebas del otro gran detector de partículas del Tevatron, el D0, el cual ha generado un conjunto de datos en bruto tan grande como el de CDF. Si la partícula realmente está ahí, el D0 también debería verla. Si la señal es un artificio producido por la manera en que el CDF analiza los chorros, entonces probablemente el D0 no vería nada. “Comprendemos que todo el mundo no está observando”, dice Dmitri Denisov, físico del Fermilab y co-portavoz del equipo D0. “Esperamos que en pocas semanas vuelvan a oír hablar de nosotros”.

Fuente: Science. Aportado por Eduardo J. Carletti


Más información: