Una partícula súper pesada escapa a la lógica del modelo estándar de la física, sugieren indicios

^{Imanes detectores de ATLAS. 
CERN}

El experimento ATLAS ha detectado una pista de la existencia de una partícula súper pesada que tendría una masa de cerca de 3 TeV (tera electronvoltios), lo cual la hace diez veces más pesada que cualquier partícula elemental predicha por el modelo estándar de la física de partículas. La señal de su posible existencia apareció como un pequeño pico en el diagrama de nacimiento de los pares de uno de los bosones de interacción débil (W o Z) con el bosón de Higgs, cuya importancia estadística local es de 3.3 sigmas. Estadísticamente, esta señal podría desaparecer, resultando en una simple emisión casual, pero en el caso de que se confirme su existencia, esta podría ser el indicio de una física más allá del modelo estándar. Esta anomalía fue descrita en la conferencia MORIOND, cuyo resultado fue reseñado por Igor Ivanov en el portal elementy.ru.

En el Gran Colisionador de Hadrones (GCH) se suceden colisiones de protones que se expelen con una enorme energía cinética: 6.5 TeV. Esto significa que su energía cinética sobrepasa en 6.5 mil veces la energía en reposo de una partícula. Cuando dos protones colisionan pueden dar origen a cualquier partícula, cuya energía total es siempre menor que la suma de la energía en la colisión (13 TeV). Por lo tanto, está bien descrito que cuanto mayor la energía de una nueva partícula, entonces las probabilidades de su nacimiento son menores. En otras palabras, las partículas más ligeras nacen más seguido que las pesadas.

Esquema de la colisión de dos protones.
CERN

Uno de los objetivos de los experimentos en el GCH es la búsqueda de una nueva física que pueda explicar la asimetría entre la materia y la antimateria. La teoría que describe lo que podría significar una nueva física, apunta a la existencia de partículas adicionales, como por ejemplo, las análogas súper masivas de las partículas elementales, como en la extensión súper simétrica del modelo estándar. Si estas partículas verdaderamente existen, entonces registrarlas dependería de lo siguiente: después del nacimiento de una partícula súper masiva, esta se descompone rápidamente en varias otras partículas, cuya sumatoria de energía se acerca a la masa de la partícula inicial. Estos fragmentos nacen por si solos en la colisión de los protones, y su ritmo de nacimiento está bien estudiado. Sin embargo, los productos de la descomposición de una partícula desconocida van a crear un exceso en los “nacimientos” habituales, por lo tanto, se verán como un pico en el diagrama de fragmentos-números de la suma total de energía de los eventos. 

^{Diagrama del número de eventos en donde nace un par conformado por un bosón de débil interacción y un bosón de Higgs, en relación a la suma total de sus energías. Se presenta un pequeño pico cerca de los 3 TeV. 
The ATLAS Collaboration}

Durante el nuevo análisis, los físicos observaron el canal en el cuál transcurrió el nacimiento de un bosón de interacción débil (Z o W) con el bosón de Higgs. Previamente, en un canal similar, ya se había observado una anomalía que presentó energías de cerca de 2 TeV, y luego desapareció de los rangos estadísticos. En aquella ocasión, la información fue obtenida por ATLAS entre los años 2015 y 2016, y los científicos la describieron como un exceso de eventos cuya suma energética fue de 3 TeV. Pero como señala el físico teorético Luboš Motl, autor del blog Reference Frame, la teoría predice que una estadística de este tipo puede presentarse en tres eventos. En vez de esto, el experimento encontró diez eventos con una importancia estadística local de 3.3 sigmas (global, 2.2 sigmas). Cabe señalar que el detector del experimento no “atrapa” a los mismos bosones, sino los productos de su descomposición (fragmentos de fragmentos). 

Otro gran experimento del GCH, el Solenoide Compacto de Muones (SCM), no encuentra esta señal. Esta colaboración solo encontró un pequeño exceso de 2.6 TeV, sin mayor importancia estadística. De acuerdo a las palabras de Igor Ivanov: “el experimento demuestra que esta desviación no tiene valor real. Esto explica la reacción cautelosa de los teoréticos: en un mes entero no han aparecido artículos que expliquen el nuevo pico. Por ahora, no vale la pena hacer ninguna conclusión”. 

En diciembre de 2015, CMS y ATLAS reportaron el exceso de eventos en dos fotones con energía de 750 GeV. La importancia estadística local alcanzó los 3.4 - 3.6 sigmas (para dar reconocimiento a un descubrimiento es necesario que alcance los 5 sigmas). Esta fue la razón del lanzamiento de algunas centenas de preimpresiones de artículos que explican la naturaleza de estas partículas hipotéticas. Sin embargo, con la muestra estadística, el pico de la colisión Run 2 desapareció, resultando ser una simple fluctuación. 

Una de las desviaciones más prometedoras del modelo estándar es la violación de la universalidad leptónica en la descomposición de hermosos mesones. La noticia fue compartida en Nature. 

Vladimir Koroliev
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