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Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Universidad de Concepción

La enigmática partícula que está revolucionando el mundo de la Física

 

El Gran Colisionador de Partículas (LHC) informó sobre la presunta existencia de una nueva partícula que llegaría a modificar el Modelo Estándar de la Física. La misteriosa partícula supera en seis veces la masa del Bosón de Higgs, el último eslabón del modelo que se descubrió en 2012. Aún no se puede hablar de algo concreto, sin embargo, el hecho de que dos laboratorios que operan de forma independiente, ATLAS y CMS, detectaran la misma señal, permite un cierto grado de confianza en la comunidad científica.

 

El hallazgo, de ser comprobado, constituye un hito para lo que se sabe sobre el Universo. Al respecto se refirió el Doctor en Física Julio Oliva, académico de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Concepción, quien aclaró que la enigmática partícula aún no califica para ser descubrimiento. “Existen análisis estadísticos que permiten saber si el resultado que se está percibiendo es real. La cantidad que se usa para tener confianza sobre el resultado es la Significancia Estadística. Lo que se sabe de este exceso de di-fotones a 750 Gigaelectronvoltios (GeV), es que parece haber una señal, pero la Significancia Estadística es de alrededor de 2 sigmas en este caso, lo que es muy bajo, ya que se necesitan 5 sigmas para definir un descubrimiento. Anteriormente se han detectado señales con 2 sigmas y luego de un tiempo y la recolección de más datos para mejorar la estadística, tales señales han desaparecido, es por esto de debemos ser cautelosos. Los investigadores del LHC tendrían más datos a su disposición, los que estarían siendo analizados; eso toma tiempo”, señala el profesor.

 

Quiebre teórico

 

Aunque sobre la detección de esta posible nueva partícula sólo se puede especular; de existir vendría a modificar el Modelo Estándar de la Física, puesto que en dicho modelo no se encuentran partículas fundamentales con esa masa (750 GeV). “En caso de que fuera cierta la existencia de esta enigmática partícula, según los datos, tiene que ser un bosón; una partícula con espín entero. Las partículas se clasifican de acuerdo a su masa y el espín que posean, que puede ser un número entero o semi-entero. Debido al estado final de di-fotones que se observa existen teoremas que permiten concluir que la partícula no puede tener espín 1. Entonces de existir esta enigmática partícula y si los datos no cambian, debería tener espín 0 ó 2.”, indica el profesor.

 

En el caso de que esta misteriosa partícula sea una partícula fundamental y posea un espín superior a 2, la incertidumbre teórica aumentaría, ya que este tipo de partículas no han sido observadas y no hay consenso acerca de cómo construir una teoría interactuante que las describa. Por lo anterior, se habla sobre una modificación al Modelo Estándar, sin embargo, “independiente de si existe un modelo más grande o completo que permita describir este exceso de di-fotones, el Modelo Estándar seguirá teniendo validez para las escalas de energía que hemos probado hasta ahora. La idea es que después, uno construye un nuevo modelo que tiene que contener al anterior, así funciona la física. Por ejemplo, si bien la mecánica de Newton está contenida dentro de la mecánica cuántica (la que está basada en paradigmas completamente distintos a la primera), para predecir correctamente la órbita de un satélite podemos prescindir de los aspectos cuánticos de la naturaleza“.

 

Dos modelos lideran en las hipótesis

 

Ante este acontecimiento, la interrogante del origen y definición de la enigmática partícula han servido de base investigativa para alrededor de 300 artículos. Tanto en la prensa como en los artículos, las hipótesis apuntan en su mayoría a la supersimetría y a la clasificación de gravitón.

 

La idea de la primera teoría es que cada partícula tiene un compañero supersimétrico de igual masa, antes de que la supersimetría se rompa. Ahora bien, la supersimetría no se ha observado hasta ahora, pero en física conocemos ejemplos reales en los que una simetría se rompe a cierta escala de energía. Lo interesante de esta hipótesis es que permite anular ciertos infinitos que aparecen cuando se está calculando el resultado de un experimento de colisión de partículas a altas energías. De todas formas uno debería observar alguna traza de la existencia de estos compañeros supersimétricos, y hasta la fecha y pensando en los modelos más naturales de supersimetría, eso no ha ocurrido”, sentenció el profesor Oliva.

 

Respecto a la hipótesis del gravitón, se han delimitado ciertas aristas; de ser efectivamente una partícula gravitón, esta no sería el gravitón de la Relatividad General, puesto que en esta teoría el gravitón no tiene masa. “Esta partícula de ser un gravitón, tendría espín 2 y una masa no-nula. A las partículas de espín 2 se les sigue llamando gravitón, pero si tienen masa se les denomina gravitones masivos. No hay consenso sobre cómo formular teorías que describan partículas de espín 2 con masa, interactuantes”.

 

De ser un gravitón se abre una ventana interesante; que es la existencia de más dimensiones. Lo atractivo de esta posibilidad, es que la Teoría de Cuerdas, un candidato para teoría cuántica de la gravedad, requiere que el universo tenga diez dimensiones, entonces de ser cierta la existencia de esta partícula la investigación sería más sólida.

 

Aún a las escalas de energía que puede acceder el LHC es necesario seguir la indagación llevando a cabo más experimentos y haciendo más análisis estadísticos. Los informes que provienen del LHC ya tienen en cuenta análisis estadísticos en los que se usa un modelo en el que la mecánica cuántica es fundamental. Esto permite calcular las probabilidades de que un estado final dado se manifieste como resultado de un experimento. Por lo tanto, de acuerdo al profesor Oliva, es importante y necesario continuar recolectando datos, ya que en las mismas condiciones iniciales los experimentos pueden tener distintos resultados finales, y sólo el análisis estadístico posterior permitirá validar o descartar modelos.

 

En definitiva, la expectación por los hallazgos es prometedora. La espera por los datos definitivos culminaría en agosto de este año.


 

 

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