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¿Es un pájaro, es un avión? ¡No, es superbump!

diciembre 19, 2015

Este año el LHC ha funcionado de manera bastante irregular, con bastantes problemas operativos, y a consecuencia de ello ha acumulado bastantes menos datos de los esperados. Los primeros resultados, expuestos en verano, no dieron grandes titulares, y sólo se vieron unas cuantas fluctuaciones estadísticas no muy significativas (que no obstante han dado lugar a un buen número de artículos.

Este martes, sin embargo, se ha hecho público el anuncio del análisis mas reciente de los datos acumulados y ha surgido la evidencia experimental mas firme de nueva física mas allá del modelo standard que se ha visto hasta el momento en ningún colisionador. La señal consiste en un exceso de difotones (osea, emisión de dos fotones cómo consecuencia del decay de una partícula) a una energía de 750 GeV. La señal se ha observado, para la misma partícula, en los dos grandes detectores del LHC, atlas y CMS.

ATLAS ve un exceso de 3.6 sigmas y CMS ve otro, del mismo tipo, y para los mismos valores, de 2.6 sigmas. Combinando ambos resultados la significación estadística sube a unos 4.4 sigmas. En esos datos hay que tener cuidado con el efecto “Look somewhere else” (y tener cuidado de no contarlo dos veces), lo cuál rebaja la significación estadística total. Dado que en física de partículas se necesita una significación estadística de 5 sigmas, por cada uno de los detectores, y sin considerar el efecto ése de “Mirar a cualquier otro lado”, los resultados no son firmes, y sigue teniendo, por ahora, el status de una fluctuación estadística. Eso sí, la mayor vista hasta el momento en un acelerador de partículas que no se corresponda con una partícula del modelo standard. Dado que la matemática de ese modelo se cerró (al menos en lo mas fundamental) a finales de los 70, y desde entonces todo lo que se ha encontrado pertenece a ese modelo estamos hablando de la mayor evidencia de física de partículas mas allá del modelo standard en unas 4 décadas.

Tomasso Dorigo (un físico que trabaja en uno de los detectores del LHC) analiza con mucho detalle los aspectos estadísticos en esta entrada de su blog.

Un aspecto llamativo es que en el Run I del LHC, efectuado a energías de 7 TeV, no había signo alguno de esa señal. La energía extra del Run 2 (que funciona a 13 TeV) permite que exista esa partícula, y que no haya evidencia a menos energía, pero eso supone bastantes restricciones. Cómo quiera que es la mayor evidencia experimental de nueva física en tantísimo tiempo ha habido ya, desde el martes hasta aquí, bastantes artículos analizando la cuestión (obviamente los autores tenían noticias de la señal antes del anuncio oficial).

Hay propuestas desde muchos ángulos posibles. Una de las primeras cosas que parecen estar claras es que la partícula debe ser una partícula vectorial, de spin distinto de 1 (existe un teorema, de Landau-Yang, que afirma que una partícula de spin 1 no puede decaer a dos fotones). Eso, para los amigos de SUSY, lleva inmediatamente a plantearse que pueda ser uno de los 5 bosones de Higgs (en el modelo standard sólo hay 1) que hay en los modelos supersimétricos. Eso sí, al no haber sido observada previamente en el Run I se puede verificar que sí es uno de esos Higgs estaríamos en versiones del modelo standard supersimétrico distinto al mas sencillo posible (El MSSM, minimal supersymmetric standard model).

También hay buenos motivos para descartar que sea una partícula de spin 2 (osea, en la práctica, una excitación tipo kaluza-klein del gravitón en una dimensión extra).

Bien, eso es lo que, más o menos, está descartado que sea, y las características generales de lo que debe ser. Dentro de esos límites hay varias posibilidades. En supersimetría se ha propuesto que pueda ser un sgoldstino. Lubos analiza los artículos que tratan esa posibilidad en <a href="http://motls.blogspot.com/2015/12/sgoldstino-at-750-gev-prevails-in.html"<esta entrada.

Un análisis, en español, de muchas de las posibilidades extra analizadas hasta ahora puede encontrarse en el blog de Francis.

Posibles partículas responsables del exceso a 750 GeV en el LHC Run 2

Lo interesante es que, caso de ser una señal auténtica, está en un punto dónde las posibilidades son relativamente escasas. La mayoría de los modelos requieren que, sí la señal es una nueva partícula, debe haber mas partículas de energías similares que se verán el año siguiente en el Run 2, o, incluso, que reexaminando los datos ya acumulados de éste año, y buscando a la luz de estos modelos, se vea evidencia de esas posibles otras partículas asociadas. De ésto nos habla Matt Strassler (pese a haber sido despedido de su puesto de profesor titular en su universidad, hay que ver que mal de fondos está la física de partículas en los USA, sic): So What Is It???

Debo decir que estaba un poco aburrido de hablar de fluctuaciones estadísticas que tenían muy pocas posibilidades de ser realmente indicios de nueva física, y ha habido muchas estos años. Ésta pinta bastante mejor que todas las anteriores, y confío en que, de una vez, sea algo y no se diluya, pero eso no se puede afirmar.

Aprovecho el resto de la entrada para hacer algo de publicidad. He estado haciendo estos meses un editor de ecuaciones para android. Contiene muchas mas opciones que nada de lo que había disponible en la plataforma. Para empezar incluye el código latex de la ecuación. De hecho la forma de crear la ecuación se apoya en el código Latex, aunque hay, por supuesto, una gran cantidad de símbolos (mas que ningún editor que yo conozca) que, al pulsarlo, escriben el código correspondiente. Además, para no tener que escribir una y otra vez la misma ecuación (hay ecuaciones de uso muy habitual) se pueden guardar las ecuaciones editadas, junto con información adicional, en una base de datos, para crear una “agenda de ecuaciones”. Y tienen bastantes opciones extra que facilitan mucho la vida a quien quiera publicar artículos de física, sea en una revista, sea en un blog. Os dejo los enlaces correspondientes de la google play.

Ésta es la versión gratuita.

dbLatexLitle

Y ésta la de pago (el precio es bastante comedido dada la gran cantidad de opciones que tiene la aplicación).

dbLatex