NeoFronteras

Rumores sobre una nueva partícula

Área: Física — Lunes, 10 de Noviembre de 2008

Ciertos eventos estudiados en el acelerador del Fermilab parecen indicar que es posible la existencia de al menos una partícula no explicada mediante el modelo estándar de partículas.

Foto
Detector CDF. Foto: Fermilab.

El Fermilab con su viejo tevatrón parece haberse adelantado al LHC (que ahora no funciona debido a un fallo y a la parada técnica invernal) en resultados relativos a un mundo más allá del modelo estándar en la Física de Altas Energías. Algunos de los científicos implicados se arriesgan a especular sobre este tema, pero con cautela, en un par de artículos en ArXiv.
Cuando observaban con el detector CDF un tipo de evento producido en colisiones protón antiprotón en el que se creaba un par meson antimeson (de quarks fondo) con una vida de un picosegundo encontraron algo inesperado: se daba una producción anómalamente alta de pares muónicos. Además algunos de estos muones parecía que se creaban fuera del tubo del haz, no dejando tampoco traza en las capas internas del detector. Recodemos que los detectores (o experimentos) consisten en capas concéntricas de detectores especializados alrededor de la sección del anillo del acelerador por donde se fuerzan las colisiones de las partículas que son aceleradas.
De los 300.000 eventos de este tipo observados 70.000 fueron anómalos, no pudiéndose acusar el efecto a una fluctuación estadística. Lo interesante es que ninguna teoría establecida predice esta señal y se podría atribuir este efecto al decaimiento de una partícula, desconocida hasta el momento, con una vida de 20 picosegundos, aunque en el primer artículo todavía no se atreven a proponerlo. Si así fuera la hipotética partícula tendría tiempo de viajar 1 cm fuera del tubo antes de desintegrarse en un chorro de muones. Esta vida de 20 picosegundos sería larga comparada con la vida de muchas otras partículas obtenidas en este tipo de colisiones.
Quizás todavía sea un poco pronto para estar seguros y habrá que esperar unas semanas para tener la confirmación. Algo como una nueva partícula no incluida en el modelo estándar sería bastante revolucionario y necesita de pruebas muy buenas. Los autores también dejan abierta la posibilidad de que las anomalías observadas se dieran por culpa del detector o a otras causas.
La rumorología recorre los blogs de algunos científicos y se comenta que algunos miembros del equipo querían tener más datos antes de publicar nada más (ya han mandado un artículo a Physical Review D) y han hecho retirar sus nombres del segundo artículo. En este segundo artículo, aparecido en ArXiv, se ofrece alguna conjetura para explicar el fenómeno.
Algunos científicos del Institute for Advanced Study en Princeton (New Jersey) han propuesto que ciertas partículas que constituirían la materia oscura interaccionarían entre sí mediante el intercambio (forma tradicional de interacción entre partículas) de partículas portadoras de fuerza con una masa de 1 GeV. Esta nueva partícula parece tener justo esa masa. Aunque esta no es la única explicación al fenómeno y algunos ya están proponiendo otras explicaciones que rápidamente mandan al sistema ArXiv. Mientras terceros bromean con que “el circo ya ha comenzado”.
El otro detector de este acelerador, el D0, estudiará también este fenómeno, pero incluso el análisis de los datos requerirá un tiempo. Así que habrá que esperar.
Si al final se confirmara este resultado sería muy excitante y constituiría el primer descubrimiento realmente nuevo en los últimos 20 años en Física de Altas Energías.

Fuentes y referencias:
Artículo en ArXiv 1.
Artículo en ArXiv 2.
Artículo en ArXiv 3.
Artículo en ArXiv 4.
Artículo en ArXiv 5.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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7 Comentarios

  1. planck:

    Buenas tardes,

    Parece ser que existe una gran conexión entre este artículo y el anterior “luz oscura iluminando materia oscura”. El anterior artículo se refiere a un estudio que propone nuevas partículas WIMP candidatas a formar parte de la materia oscura, que proceden de una nueva simetría gauge SU(1), que son una especie de “fotones oscuros” producto de la interacción entre las partículas de materia oscura y que son portadoras de una fuerza.
    En este artículo, para explicar el exceso de pares muónicos y la ausencia de las trazas en los detectores se propone como posible explicación (evidentemente teórica y pendiente de confirmación) la existencia de un nuevo bosón oscuro (o fotón oscuro lo cual suena fatal) procedente de una nueva simetría gauge (SU1 también según artículo Arxiv5) y que son portadores de una fuerza “hiperdébil” de largo alcance con la que interaccionan las partículas de materia oscura. Además según cálculos basados en la teoría de cuerdas la masa debería ser de en torno a 1Gev justamente lo que ha observado en el detector del Fermilab. Esta claro que la partícula a la que se refieren ambos artículos es la misma.
    Si se confirman los resultados podemos haber detectado por primera vez partículas que forman la materia oscura. Es posible que la materia oscura resulte estar compuesta por neutralinos (los compañeros supersimétricos del neutrino) que se unen entre ellos intercambiando los fotones oscuros recien detectados.
    Parece que estamos cerca de resolver uno de los misterios más importantes de la cosmología (aunque “neo” dirá probablemente que soy demasiado optimista). Todo esto si la materia oscura existe realmente y si los resultados del Fermilab no se deben a un simple error del detector.
    Saludos

  2. NeoFronteras:

    Lo de “fotón oscuro” aparece entrecomillado y aunque sea un bosón (como también lo son los fotones al tener espín entero y responder a la estadística de Bose-Einstein) el nombre de fotón es más análogo ya que en ese caso se copia la estructura del electromagnetismo solo que entre “fermiones oscuros”. Aunque para el caso es igual.
    En cuanto a si es lo mismo que el resultado del Fermilab… Bueno, esa no era su intención puesto que está publicado en el ArXiv un día y dos antes que los resultados y que la interpretación de los del Fermilab.
    En toco caso habrá que esperar a la primavera a que entre de nuevo en funcionamiento el LHC y despeje las dudas. En este campo hay que ser cauto. Ya tenemos bastantes teorías. Ojalá ninguna funcione, eso significaría que el Universo es mucho más interesante de lo que imaginamos.

  3. lluís:

    Podría ser alguna de esas partículas que predicen las TGU’s… por ejemplo, cha… chan… los bosones X e Y. Pero me parece que el Fermilab no alcanza para tan altas energías, como las que se necesitan para hallar esas partículas tan pesadas… ¿Ojalá que ninguna funcione? Pues no sé, algo debería funcionar, es que si no estos muchachos del ID nos van a machacar. Entre el “ajuste fino” de las constantes de la naturaleza, el que se empeñan en que no hay fósiles intermedios, que las altas presiones que intervienen en la formación de estrellas de hecho deberían de impedir que estas se llegaran a formar y mil cosas más, uno la verdad es que tiene ganas de decirles “miren ya hemos explicado el universo, ahora sigan especulando”.

  4. NeoFronteras:

    Por desgracia para las GUTs o TGU el que predijeran que el protón se desintegra y que esto no sea verdad fue muerte. Antes de los experimentos muchos hubieran apostado el cuello a que eran correctas.

  5. lluís:

    No sabía que estaba ya descartada la desintegración del protón. ¿Qué experimentos fueron los que lo descartaron? ¿Se cansaron de esperar a ver una desintegración del protón en el Super-Kamiokande?

  6. NeoFronteras:

    Sí, se cansaron de esperar, no sólo en ese observatorio sino en todos. Así que eso significa como mínimo que tiene una vida media superior a la predicha por las TGU.

  7. planck:

    Es cierto que la vida del protón ha resultado ser mayor que la predicha por las TGUs. La única esperanza que nos queda es incorporar la supersimetría al modelo estándar con lo que se consigue que la vida media del protón predicha por la teoría siga estando por encima del valor mínimo observado en los experimentos. Esperemos que el LHC detecte alguna partícula supersimétrica por que si no se pueden ir a la basura la mayoría de las teorías más prometedoras: la teoría de supercuerdas y las ampliaciones supersimétricas del modelo estándar.

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