Los dos experimentos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) que en 2012 descubrieron el bosón de Higgs han hallado indicios tan intrigantes como preliminares de la posible existencia de una nueva partícula elemental. Ambas colaboraciones anunciaron esta y otras conclusiones ayer, en la presentación de los primeros resultados significativos desde que el LHC comenzase su segunda fase de operaciones el verano pasado.

El anuncio confirma en buena parte un rumor que desde hacía días circulaba por blogs y redes sociales: que tanto el detector ATLAS como CMS habrían observado un exceso inesperado de fotones con una energía total de unos 750 gigaelectronvoltios (GeV) en sus respectivos análisis de las partículas generadas en las colisiones protón-protón que lleva a cabo el LHC. Dicho exceso podría deberse a la existencia de una partícula hasta ahora desconocida (también un bosón, aunque no necesariamente similar al higgs), la cual se desintegraría en dos fotones. De ser el caso, dicha partícula sería unas cuatro veces más masiva que el quark top (la partícula elemental de mayor masa descubierta hasta ahora) y unas seis veces más masiva que el bosón de Higgs.

Durante su presentación en el CERN, los representantes de ambos experimentos fueron repasando por turnos la larga lista de resultados obtenidos hasta ahora en esta segunda fase de operaciones del LHC, caracterizada por una energía total de operación (13 teraelectronvoltios, TeV) mucho mayor que la primera (entre 7 y 8 GeV). Los dos ponentes reservaron el inesperado exceso de fotones para el final de sus charlas.

Por ahora, ambos resultados tienen una significancia estadística muy modesta. Marumi Kado, de la colaboración ATLAS, explicó que su experimento había observado unos 40 pares de fotones por encima de los predichos por el modelo estándar. Jim Olesen, de CMS, refirió la detección de unos diez. Tales desviaciones carecerían de importancia si no fuese porque ambos experimentos han observado los mismos indicios en la misma región de masas. “No deja de ser intrigante”, opina Dave Charlton, portavoz de la colaboración ATLAS, “pero también podría ser fruto de la casualidad”.

Las desviaciones estadísticas son moneda común en física de partículas. Sin embargo, si el exceso de fotones anunciado ayer se debiese realmente a una nueva partícula elemental, “cambiaría por completo las reglas del juego”, asegura Gian Francesco Giudice, físico teórico del CERN. Hace décadas que todos los experimentos vienen confirmando las predicciones del modelo estándar. La última pieza que faltaba por encontrar era el bosón de Higgs, el cual fue descubierto hace tres años. Giudice explica que el hallazgo de una nueva partícula inauguraría todo un capítulo en la disciplina: “En comparación, el bosón de Higgs palidecería en términos de novedad”.

Tiziano Camporesi, portavoz de la colaboración CMS, señala que su equipo no sabe cómo interpretar los datos. El exceso apareció en la búsqueda de gravitones, un tipo diferente de partícula. Maxim Perelstein, físico teórico de la Universidad Cornell, añade que, aunque un bosón con una masa de 750 GeV no se corresponde con ninguna de las partículas que los físicos han estado buscando hasta ahora en el LHC, cuán “exótico” pueda resultar el hallazgo es objeto de interpretación. Por ejemplo, podría tratarse de una partícula similar al bosón de Higgs pero más masiva. “No me lo tomaría como una gran sorpresa si acabase siendo real”, apunta el experto.

Por otro lado, la búsqueda de la clase de partículas predichas por la supersimetría —la propuesta favorita de muchos físicos para extender el modelo estándar— sigue sin dar frutos. Para Michael Peskin, físico teórico del Acelerador Lineal de Stanford (SLAC), el resultado más relevante de todos los presentados ayer es justamente la ausencia de gluinos (los hipotéticos compañeros supersimétricos de los gluones) en un intervalo de masas que ahora ya abarca hasta los 1600 GeV. Peskin considera que esa falta de indicios pone a la supersimetría cada vez más cerca del punto en que muchos físicos dejarán de considerarla una posibilidad.

En cuanto a si el exceso de sucesos con dos fotones se debe o no a una mera fluctuación estadística, Camporesi apunta que la cuestión debería quedar zanjada en 2016. Aclarar su origen será una de las prioridades del LHC una vez que comience la próxima ronda de toma de datos, prevista para marzo. “Si tras estas fluctuaciones se esconde un verdadero fenómeno natural, lo sabremos”, asegura el experto. Charlton se muestra de acuerdo: “Para el año que viene esperamos disponer de una cantidad de datos diez veces mayor, lo que ayudará a resolver la cuestión... y probablemente plantee otras”.

 

Este artículo se reproduce con permiso y fue publicado por primera vez el 15 de diciembre de 2015. La versión en español se publicó primero en Investigación y Ciencia.