LHC observa pistas de un bosón más pesado que el Higgs

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Artículo publicado por Davide Castelvecchi el 15 de diciembre de 2015 en Nature News

Unos prometedores primeros resultados procedentes del mejorado colisionador tendrán seguimiento a lo largo del próximo año.

Los dos experimentos que descubrieron el bosón de Higgs en 2012 han detectado una interesante, aunque muy preliminar, posible pista de una nueva partícula elemental. Ambas colaboraciones anunciaron sus observaciones el 15 de diciembre, cuando publicaron sus primeros resultados relevantes desde que completaron una gran mejora a principios de este año.

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Imagen del LHC

Los resultados zanjan un rumor que ha circulado en las redes sociales y blogs desde hace algunos días: que los detectores CMS y ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), a las afueras de Ginebra, han visto en los restos de las colisiones entre protones un exceso inesperado de pares de fotones portando una energía de unos 750 giga electronvolts (GeV) entre ambos. Esto podría ser una reveladora señal de una nueva partícula — también un bosón, pero no necesariamente similar al Higgs — con un peso equivalente a unos 750 GeV y desintegrándose en dos fotones de igual masa. Sería casi cuatro veces más pesada que la siguiente partícula más pesada descubierta hasta el momento, el quark top, y seis veces más masiva que el Higgs.

En sus charlas en el CERN, el laboratorio que aloja el LHC, los dos ponentes se turnaron para analizar los resultados del ‘Run 2’ de sus experimentos, que dio comienzo en junio y se suspendió a principios de noviembre. Ambos dejaron los resultados del par de fotones para el final de sus ponencias.

En cada caso, la relevancia estadística fue muy baja: Marumi Kado del Laboratorio del Acelerador Lineal en la Universidad de Paris-Sud dice que su experimento, ATLAS, vio unos 40 pares de fotones por encima de las cifras esperadas respecto al modelo estándar de la física de partículas; Jim Olsen de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey informó de que CMS apenas observó 10. Ninguno habría mencionado dicho exceso si el otro experimento no hubiese observado una pista casi idéntica.

“Es interesante”, dice el portavoz de ATLAS, Dave Charlton de la Universidad de Birmingham, en el Reino Unido. “Pero puede pasar por casualidad”.

En la física de partículas, las fluctuaciones estadísticas son algo que sucede a cada momento. Si esto resulta ser una partícula real, sería algo que “cambiaría totalmente las reglas del juego”, explica Gian Francesco Giudice, teórico del CERN que no es miembro de ATLAS ni CMS. Los experimentadores han pasado décadas validando el modelo estándar, y el Higgs era la última pieza que faltaba en dicha descripción. Una partícula mucho más pesada abriría un capítulo completamente nuevo en este campo, señala Giudice: “El Higgs palidecería en comparación con ella, en lo que a novedad se refiere”.

Tiziano Camporesi, físico del CERN y portavoz de CMS, apunta que su equipo no sabían cómo interpretar los datos. La partícula apareció cuando el equipo de CMS buscaba una partícula distinta conocida como gravitón.

Maxim Perelstein, físico teórico de partículas en la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, señala que aunque el bosón de 750 GeV no están entre las partículas que los físicos del LHC han estado buscando, los teóricos no necesariamente la calificarían como exótica. Por ejemplo, podría ser una partícula similar al Higgs, sólo que más pesada, comenta. “No me sorprendería si resulta ser real”.

Mientras tanto, la búsqueda de partículas predicha por la supersimetría, la extensión favorita de los físicos al modelo estándar, continúa sin arrojar resultados positivos. Para el físico teórico, Michael Peskin del SLAC National Accelerator Laboratory en Menlo Park, California, la parte más relevante de las charlas fue la que trató sobre la imposibilidad de detectar una partícula supersimétrica conocida como gluino en el rango de masas posibles hasta los 1600 GeV (muy por encima del límite de 1300 GeV del Run 1). Esto pone a la supersimetría cerca del punto donde mucho físicos pueden darla por perdida, comenta Peskin.

En lo que respecta al par de fotones, Camporesi señala que en 2016 el LHC debería zanjar de forma concluyente si la señal era sólo una fluctuación estadística, o una nueva partícula. Será una prioridad para la próxima ronda de toma de datos, que tiene previsto iniciarse en marzo, señala. “Si hay un fenómeno natural real tras estas fluctuaciones, lo sabremos”.

Charlton está de acuerdo. “Esperamos unas 10 veces más datos el próximo año, lo que debería ayudar a resolver esta cuestión – ¡pero probablemente generará otras nuevas!”.

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2 pensamientos sobre “LHC observa pistas de un bosón más pesado que el Higgs”

  1. Hola, gracias por la información, solo señalar lo que me parece que es un gazapo que se ha colado:
    Según he entendido de lo que he ido leyendo estos días, los 750 GeV de la señal son de la pareja de fotones, con lo cual la posible partícula que la origina es de 750 GeV, no de 1.500 GeV como dices dos veces en el post. Por lo tanto la todavía hipotética nueva particula sería 4 veces más pesada que el quark top, (cuya masa es 173,34 GeV) y 6 veces más pesada que el Higgs.
    Saludos.

  2. Gracias, Albert. Efectivamente, se trataba de un error en el artículo original de Nature, que han editado y corregido posteriormente. Ya he actualizado también este artículo con los datos correctos. Un saludo