Fantasma En La Máquina: La 'Nueva Partícula' De Atom Smasher Era Una Ilusión

{h1}

En diciembre de 2015, los científicos del acelerador de partículas más grande del mundo pensaron que podían haber visto un indicio de una partícula nueva, pero los hallazgos resultaron ser una casualidad estadística.

Cuando busca las claves perdidas en alto y bajo, a veces los lugares donde no las ve pueden ayudarlo a reducir dónde podrían estar. En ciencia, la búsqueda de una nueva física a menudo toma un camino similar.

En diciembre de 2015, los científicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más grande del mundo, pensaron que podían haber visto un indicio de una partícula completamente nueva, y con ella, una ventana a la física más allá de lo que los científicos saben ahora. Pero los hallazgos resultaron ser fantasmas, una casualidad estadística.

Sin embargo, a pesar del resultado negativo, el hecho de que no haya nada allí muestra que las teorías reinantes de la física de partículas están funcionando muy bien, dijeron los expertos. Pero ese resultado solo profundiza los misterios que los físicos intentan resolver, y los empuja a descubrir dónde podrían esconderse las nuevas partículas o fuerzas. [Los 9 mayores misterios sin resolver en la física]

"La mala noticia es que [las medidas] no muestran nada", dijo el físico teórico Matt Strassler. "La buena noticia es que hizo un buen trabajo al no mostrar nada".

El mismo Strassler dio una charla recientemente en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), que administra el LHC, sobre lo que se puede aprender de tales resultados o la falta de estos. "Es como si entrecerraras los ojos tratando de ver algo, a veces verás algo y, a veces, será una ilusión", dijo Strassler a WordsSideKick.com.

Colisiones de alta energia

El LHC usa alrededor de 9,600 imanes masivos para hacer circular corrientes de protones dentro de un anillo de 17 millas (27 kilómetros) de largo. Estos protones se aceleran cerca de la velocidad de la luz y luego se aplastan. Las colisiones resultantes desencadenan cascadas de partículas subatómicas y radiación que pueden proporcionar pistas sobre los componentes básicos de la materia.

Después de una pausa de dos años para las actualizaciones, el LHC se encendió de nuevo el año pasado, esta vez corriendo a energías más altas.

Lo que los científicos descubrieron en diciembre fue que dos sistemas de detección, uno llamado ATLAS y el otro llamado CMS, encontraron un curioso golpe en los diagramas de energía versus "eventos". (Los eventos son esencialmente detecciones de fotones o partículas).

La protuberancia era lo suficientemente grande como para que pareciera interesante para los científicos. Si fuera real, podría haber sido evidencia de una partícula que nadie ha visto antes con energías de 750 mil millones de voltios de electrones (GeV). Durante la ejecución actual del LHC, puede alcanzar energías de casi 13 billones de voltios de electrones (TeV).

El experimento ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones es uno de los dos grandes detectores de uso múltiple de la máquina.

El experimento ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones es uno de los dos grandes detectores de uso múltiple de la máquina.

Crédito: CERN

Datos de los escombros.

Cuando se rompen juntos, la energía que transportan los protones se convertirá en partículas, cada una con una energía característica. Sin embargo, la mayoría de estas partículas son efímeras y se descomponen en otras partículas y fotones.

Por esta razón, las detecciones de partículas suelen ser indirectas. Esto es lo que sucedió en 2012, cuando los científicos descubrieron el bosón de Higgs, la partícula elemental que se cree que explica cómo otras partículas obtienen su masa. Y es por esto que el golpe más reciente fue tan intrigante.

Pero ahora, los nuevos datos de CMS, recopilados desde diciembre, muestran que el aumento de 750 GeV probablemente fue una ilusión, un artefacto estadístico del tipo que a veces surge en experimentos como este, dijo Michael Peskin, físico teórico del Acelerador Nacional SLAC. Laboratorio. [Más allá de Higgs: 5 partículas evasivas que pueden estar al acecho en el universo]

Incluso en diciembre, algunos físicos, entre ellos Peskin, tenían dudas. Notó que los equipos que trabajan en el LHC emitieron una declaración que decía, efectivamente, que no lo estaban haciendo. "La declaración dijo que la importancia estadística era demasiado baja para informar una observación", dijo Peskin.

Pero eso no significa que sea un resultado inútil, dijo Strassler. Tampoco significa que la serie de artículos que teorizan sobre lo que podría ser la observación son simplemente incorrectos y no son dignos de consideración, agregó. Tal trabajo a menudo puede dar ideas importantes en el camino.

"Este proceso de asegurarse de que no se haya perdido nada va a llevar más tiempo que descubrir algo", dijo. "A veces, las cosas a 750 GeV pueden ser relevantes para una partícula 10 veces más pequeña que aún no se ha descubierto".

En el lado brillante

Los resultados negativos como este también son importantes porque muestran exactamente dónde pueden estar los problemas conceptuales con las teorías actuales. En este caso, la teoría es el Modelo Estándar, la teoría reinante en la física que describe el grupo de partículas subatómicas que forman el universo. [Física loca: las pequeñas partículas más frescas de la naturaleza]

Pero fenómenos como la materia oscura, las cosas invisibles que se cree que representan el 85% de la materia en el universo, sugieren que el Modelo Estándar no está completo. Y a los físicos y cosmólogos les resulta difícil explicar por qué el universo está dominado por la materia en lugar de por la antimateria, o por qué el campo de Higgs que da masa a las cosas es la fuerza que es.

"Para el bosón de Higgs, terminamos teniendo que decir: 'Así es' ', dijo Peskin. "Y no me gusta tener que decir eso". Tiene que haber una razón, agregó, para que el campo de Higgs se vea como lo hace, y el Modelo Estándar por sí solo no proporciona la respuesta.

Aquí es donde los resultados negativos pueden ser útiles.Por ejemplo, hay muchas extensiones al Modelo Estándar que proponen algo llamado supersimetría, o SUSY. Estas teorías dicen que cada partícula tiene una partícula socia aún por descubrir. La existencia de tales socios ayudaría a los físicos a entender por qué el bosón de Higgs tiene el valor que tiene (y predice que también hay un compañero supersimétrico para los Higgs).

Con los años, los resultados negativos han ayudado a reducir los modelos SUSY que funcionan, dijo Peskin. "Básicamente, todos los modelos SUSY en la mesa a mediados de la década de 2000 ahora están excluidos", dijo. Esto no significa que SUSY esté equivocado, pero ayuda a los investigadores a enfocar el trabajo teórico.

Lecciones de la historia

La historia de la ciencia registra una serie de resultados negativos que llevaron a una mayor comprensión. En 1887, Albert Michelson y Edward Morley realizaron un experimento para encontrar el éter, un medio propuesto que se pensaba que llevaba ondas de luz. Si existiera el éter, la velocidad de la luz debería haber cambiado dependiendo de la dirección del haz. No lo hizo, y años después, Albert Einstein utilizó ese resultado negativo como parte de la formulación de su teoría de la relatividad, que dice que es el espacio-tiempo el que cambia para mantener la velocidad de la luz igual en todos los marcos de referencia.. [8 maneras en que puedes ver la teoría de la relatividad de Einstein en la vida real]

El tema era la forma en que las personas concebían las ondas de luz. "Tal vez las ondas [ligeras] eran diferentes de otras ondas que conocíamos", dijo Strassler, ya que no necesitaban un medio para viajar.

Strassler señaló que todavía nadie ha dado este tipo de salto fundamental. En el caso de Michelson-Morley, por ejemplo, se daba cuenta de que las ondas de luz no necesitan un medio. Para los físicos de partículas, ni siquiera está claro cuál debe ser la percepción. Es posible que el problema sea técnico y que los científicos solo necesiten mejores aceleradores y detectores para encontrar nuevas partículas. O podría ser conceptual, como lo fue para Michelson y Morley, dijo Strassler.

Algunos físicos dicen que el resultado negativo probablemente no tendrá ningún significado más allá de ser un fantasma estadístico. "Sabemos que el Modelo estándar no es una teoría completa, y que debe extenderse en alguna escala de energía. Pero, en teoría, hay millones de posibles extensiones, y necesitamos una pista del experimento que sea la correcta". dijo Adam Falkowski, físico teórico de partículas en el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) en París, y coautor de un artículo que describe las implicaciones de que el golpe de 750 GV es un efecto real.

Aún así, el resultado podría ayudar de alguna manera, dijo Nhan Tran, investigador postdoctoral en el Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi en Illinois. "Contribuye a nuestro conocimiento de lo que no está allí", dijo. "Ayudándonos a centrarnos en dónde deberíamos estar mirando".

Por su parte, Peskin dijo que cree que la comparación entre los experimentos actuales en el LHC y el trabajo inicial para encontrar el éter propuesto está un poco exagerada. "Michelson [y] Morely destruyeron la teoría anterior", dijo. El modelo estándar está en un terreno más firme, dijo. Sin embargo, agregó que los resultados como este hacen que se sienta menos seguro de ideas como SUSY. "Los martes, jueves y sábados, creo en eso", dijo. "En otros días, creo que podría ser cualquier cosa".

Al mismo tiempo, el LHC es una herramienta nueva y poderosa, dijo Peskin. "Nuestra capacidad para detectar partículas de SUSY es mucho más poderosa", dijo. "Si crees que están allí, podría aparecer en el próximo año".

Artículo original en WordsSideKick.com.


Suplemento De Vídeo: .




ES.WordsSideKick.com
Reservados Todos Los Derechos!
La Reproducción De Cualquier Permitió Sólo Prostanovkoy Enlace Activo Al Sitio ES.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ES.WordsSideKick.com