La misteriosa partícula que no coincide con ninguna ley de física y que fue detectada en el Gran Colisionador

La Nacion / Desde que en abril del año pasado reiniciaron sus operaciones, todo ha estado muy callado en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Ginebra, el mayor centro de investigación dedicado a la física de partículas del mundo.

Pero el silencio no debe engañar, ya que los físicos han estado trabajando muy duro analizando los datos recogidos por el acelerador de partículas más poderoso del planeta, que ahora opera a niveles de energía e intensidad sin precedentes.

Y sus esfuerzos no han sido en vano, porque en los pasillos y oficinas del CERN (siglas en francés de la Organización Europea para la Investigación Nuclear, situada en las afueras de Ginebra) aumenta la emoción por un “golpe” de partículas detectado en los datos generados por el LHC.

El LHC hace que dos rayos de luz de partículas de protones choquen a 100 metros bajo tierra. Y es en los escombros de este choque que los científicos escarban para encontrar nuevas partículas.

El año pasado, de las billones de colisiones que se hicieron, los expertos detectaron más partículas de fotones (luz) que las esperadas.

Más precisamente, detectaron un exceso de pares de fotones con una masa combinada de 750 gigaelectronvoltios (GeV).

Y ese”golpe” podría ser la señal que revele una nueva y pesada partícula que es seis veces más grande que el famoso bosón de Higgs, descubierto por el CERN en 2012.

Confirmar el descubrimiento de esta nueva partícula sería muy emocionante porque la teoría más aceptada sobre la física de las partículas, el Modelo Estándar, no puede explicar todas las cosas que observamos del mundo que nos rodea.

Por ejemplo, esta teoría no dice nada sobre la materia oscura, esa cosa misteriosa de lo que está hecho el 27% del universo. Razón por la cual en el CERN están buscando pistas de nuevos fenómenos físicos que les ayude a entender mejor el cosmos.

El LHC en datos Una pintura gigante del colisionador adorna el edificio del CERN. Foto: DEAN MOUHTAROPOULOS/GETTY El Gran Colisionador de Hadrones es un acelerador de partículas impulsadas desde dos puntos a casi la velocidad de la luz y cuando chocan permite que los científicos busquen por nuevos fenómenos físicos.

Más de 1200 imanes dipolo están en cada extremo del túnel circular de 27 kilómetros de largo y a 100 metros bajo tierra, en la frontera de Francia y Suiza, cerca de Ginebra.

Los imanes dirigen el haz de partículas de protones (o iones de plomo) por el anillo del LHC. A lo largo del túnel hay vigas transversales que permiten que se produzcan las colisiones.

Los experimentos que se analizan de estas colisiones generan cada año más de 10 millones de gigabytes en datos.

Desde que en 2008 empezó a funcionar el LHC, han recibido todo tipo de señales, que luego se someten al escrutinio de expertos que seleccionan aquellas verdaderamente relevantes.

En el caso de esta nueva señal, el profesor Stefan Söldner-Rembold, jefe del departamento de física de partículas de la universidad de Manchester, señala que se necesita de más datos para asegurarse de que no desaparezca. “Hasta entonces, debemos ser cautelosos”.

“La gran razón por la que las personas están emocionadas con este golpe es que los dos experimentos que se hicieron registraron la señal más o menos en el mismo lugar. Pero incluso esto no es completamente improbable”, agregó.

Semanas cruciales La regla de oro para anunciar un descubrimiento en el área de la física de partículas es un umbral estadístico conocido como cinco sigma.

Por estos túneles se disparan protones a casi la velocidad de la luz para que colisionen. Foto: AFP / FABRICE COFFRINI Esto corresponde a una probabilidad de una en 3,5 millones que la señal observada es una casualidad -más o menos la misma probabilidad que hay en lanzar una moneda y que salga cara 21 o 22 veces seguidas.

En los últimos meses se han publicado en el servidor Arxiv una serie de artículos científicos que buscan explicar la anomalía. Pero recientemente empezó a circular en blogs especializados que en los últimos datos analizados del LHC la señal se está desvaneciendo.

En los próximos meses, los nuevos resultados del LHC serán presentados en una conferencia en Chicago, que incluirá muchísimos más datos acumulados en el 2016. Así que las próximas semanas van a ser cruciales para determinar si la señal de 750 GeV es sólo un espejismo, o algo más.

Pero lo que ya sabemos de la supuesta partícula está desconcertando a los expertos.

Lo que se maneja Si está ahí, sabemos que se desintegra en dos fotones (partículas de luz) y que en consecuencia, debe tener un “giro” de cero o dos.

En la física, un giro es una propiedad de las partículas elementales de la mecánica cuántica que tiene muchas aplicaciones prácticas, como los escáner de resonancia magnética (MRI).

CMS (foto) es uno de los detectores que están a la caza de nuevas partículas en el LHC. Foto: AFP / FABRICE COFFRINI Si el giro de la partícula es cero, como el bosón de Higgs, potencialmente podría ser un primo más pesado de la partícula descubierta en 2012.

Otra posibilidad, en donde la partícula lleva un giro de dos, conduce a la idea de que puede ser una forma de gravitón: una partícula puramente teórica que imparte la cuarta fuerza: gravedad.

La gravedad es uno de los grandes rompecabezas de la física que no se puede explicar con el Modelo Estándar.

Pero algunos físicos se muestran escépticos de que una partícula como el gravitón sea la solución al problema y favorecen otras explicaciones distintas a la cuarta fuerza.

Muchos físicos que trabajan en el LHC han estado trabajando muy duro para confirmar una teoría conocida como supersimetría. La idea propone la existencia de partículas “socio” al Modelo Estándar no vistas hasta ahora. El socio supersimétrico de Higgs se llama Higgsino, el de gluón se conoce como gluino y así.

Pero sea lo que fuera la señal de 750 GeV, los expertos están bastante seguros de que no se trata de la primera partícula supersimétrica.

La emoción de lo desconocido “Algo que no puedes incorporar en una teoría conocida es muy emocionante porque significa que es algo fundamental que no se ha entendido”, explicó el profesor Söldner-Rembold. Y si se confirma una partícula, no debería estar sola.

Experimento en el LHC. Foto: CERN “Idealmente, si este es un indicativo de algún sector nuevo, entonces deben aparecer nuevas partículas en una escala parecida o mayor”, agregó.

La ausencia de cualquier evidencia de supersimetría en el LHC hasta ahora ha dado lugar a algunas versiones sencillas de la teoría de exclusión, mientras que otras se están poniendo bajo presión.

Pero los partidarios a la idea dicen que todavía hay una gran cantidad de territorio por explorar en el LHC.

“La supersimetría no es algo que la gente sencillamente se inventó. Responde ciertos problemas en el Modelo Estándar que no se han respondido”, dijo Söldner-Rembold, añadiendo que todavía no deberíamos descartar la idea.

Y si el “golpe” 750 GeV resulta ser algo real -o no-, el físico de Manchester hace hincapié en que el LHC es un esfuerzo a largo plazo con décadas por delante.

A pesar de la relativa rapidez con que se descubrió el bosón de Higgs, el LHC nunca iba a llevar a una bonanza de descubrimientos cada año.

Quizás deberíamos acostumbrarnos a la idea de que el universo no va a decirnos sus secretos con tanta facilidad.

Paul Rincon

BBC

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