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El gran colisionador de hadrones del CERN no va a generar ningún agujero
negro como los del espacio, pero sí podría formar microagujeros negros
cuánticos que revelarían la existencia de nuevas dimensiones en nuestro universo,
sin representar ningún peligro para la Tierra. Así lo ha señalado la
próxima directora general del CERN, Fabiola Gianotti, en la Fundación
BBVA.
En la misma semana en que el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha respondido con un comunicado a los rumores que circulaban por internet sobre este 23 de septiembre, la que será su directora general a partir de 2016, la física italiana Fabiola Gianotti, ha visitado Madrid para participar en una conferencia sobre el gran colisionador de hadrones o LHC.
Durante un encuentro con los medios, Gianotti ha subrayado que ningún acelerador de la Tierra puede alcanzar la energía, intensidad y los procesos catastróficos asociados a los agujeros negros del espacio, un tema que todavía inquieta a algunos internautas.
Sin embargo, “sí es posible que pudieran aparecer microagujeros negros cuánticos en el LHC, pero totalmente inocuos e inocentes, algo que no representaría ningún peligro para nuestro planeta”, ha recalcado la futura directora del CERN.
Un posible hito científico
Al contrario, si alguna vez aparecen estos diminutos agujeros negros “sería muy importante desde el punto de vista científico, porque indicarían que nuestro mundo tiene más dimensiones espaciales que las tres que conocemos”.
De la misma manera que la teoría de la relatividad o la mecánica cuántica revolucionaron la forma de pensar de la humanidad, descubrir la existencia de dimensiones extra sería un nuevo hito en el conocimiento del universo. Algunas teorías físicas, como la de cuerdas, predicen la existencia de estas nuevas dimensiones, que también podrían ayudar a comprender mejor la misteriosa gravedad.
Algunos de los objetivos en la nueva etapa o Run 2 del gran colisionador de hadrones (que desde este año opera a 13 TeV, el doble de energía que en su fase anterior) es descubrir la composición de la enigmática materia oscura –que compone el 25% del universo–, así como el origen de la asimetría que existe entre materia y antimateria.
Para explicar a la sociedad estos conceptos y las investigaciones que desarrollan los físicos, Gianotti ha señalado que la solución es “comunicación, comunicación y más comunicación”. También ha recordado que la historia demuestra que el progreso de la sociedad se ha conseguido gracias a grandes ideas "que, a su vez, proceden de la investigación básica o fundamental".
Sobre la situación de las mujeres en la ciencia, Gianotti –la primera mujer que dirigirá el CERN– reconoce que ha mejorado “de forma significativa en los últimas décadas”. Entre el 20 y el 25% de los científicos del CERN ya son mujeres, “pero podemos y debemos hacer más y mejor para que todo el mundo tenga igualdad de oportunidades”.Además, la futura directora del CERN ha destacado “la contribución fundamental” de España y los científicos españoles a esta institución, algo en lo que ha coincidido su director del Departamento de Tecnología, José Miguel Jiménez, quien ha recordado la presencia de las más de 100 empresas españolas que trabajan en el CERN. “La evolución del retorno industrial en los últimos cinco años ha sido extremadamente favorable para nuestro país”, apuntó.
En la misma semana en que el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha respondido con un comunicado a los rumores que circulaban por internet sobre este 23 de septiembre, la que será su directora general a partir de 2016, la física italiana Fabiola Gianotti, ha visitado Madrid para participar en una conferencia sobre el gran colisionador de hadrones o LHC.
Durante un encuentro con los medios, Gianotti ha subrayado que ningún acelerador de la Tierra puede alcanzar la energía, intensidad y los procesos catastróficos asociados a los agujeros negros del espacio, un tema que todavía inquieta a algunos internautas.
Simulación de un microagujero negro cuántico detectado por el experimento ATLAS antes de que se desintegrara por un proceso conocido como radiación de Hawking. / CERN
Sin embargo, “sí es posible que pudieran aparecer microagujeros negros cuánticos en el LHC, pero totalmente inocuos e inocentes, algo que no representaría ningún peligro para nuestro planeta”, ha recalcado la futura directora del CERN.
Un posible hito científico
Al contrario, si alguna vez aparecen estos diminutos agujeros negros “sería muy importante desde el punto de vista científico, porque indicarían que nuestro mundo tiene más dimensiones espaciales que las tres que conocemos”.
De la misma manera que la teoría de la relatividad o la mecánica cuántica revolucionaron la forma de pensar de la humanidad, descubrir la existencia de dimensiones extra sería un nuevo hito en el conocimiento del universo. Algunas teorías físicas, como la de cuerdas, predicen la existencia de estas nuevas dimensiones, que también podrían ayudar a comprender mejor la misteriosa gravedad.
“Lo que todavía no sabemos supera con mucho lo que ya sabemos”, ha recordado la física italiana, que en 2012 lideraba el experimento ATLAS del LHC cuando se anunció la detección del bosón de Higgs. Ahora, como buena científica, confía en volverse a emocionar “con lo inesperado”.
Algunos de los objetivos en la nueva etapa o Run 2 del gran colisionador de hadrones (que desde este año opera a 13 TeV, el doble de energía que en su fase anterior) es descubrir la composición de la enigmática materia oscura –que compone el 25% del universo–, así como el origen de la asimetría que existe entre materia y antimateria.
Si aparece un microagujero negro indicaría que nuestro mundo tiene más dimensiones que las conocidas
Para explicar a la sociedad estos conceptos y las investigaciones que desarrollan los físicos, Gianotti ha señalado que la solución es “comunicación, comunicación y más comunicación”. También ha recordado que la historia demuestra que el progreso de la sociedad se ha conseguido gracias a grandes ideas "que, a su vez, proceden de la investigación básica o fundamental".
Sobre la situación de las mujeres en la ciencia, Gianotti –la primera mujer que dirigirá el CERN– reconoce que ha mejorado “de forma significativa en los últimas décadas”. Entre el 20 y el 25% de los científicos del CERN ya son mujeres, “pero podemos y debemos hacer más y mejor para que todo el mundo tenga igualdad de oportunidades”.Además, la futura directora del CERN ha destacado “la contribución fundamental” de España y los científicos españoles a esta institución, algo en lo que ha coincidido su director del Departamento de Tecnología, José Miguel Jiménez, quien ha recordado la presencia de las más de 100 empresas españolas que trabajan en el CERN. “La evolución del retorno industrial en los últimos cinco años ha sido extremadamente favorable para nuestro país”, apuntó.
Una vez descubierto el bosón de Higgs hay que estudiar todas sus propiedades. Los primeros estudios se han centrado en sus modos (canales y subcanales) de desintegración, pero ahora hay que hilar más fino. La nueva recomendación del LHC es ilustrar la “fuerza” (strength) de la señal comparada con la predicción del modelo estándar, llamada μ, haciendo referencia no sólo al canal (o subcanal) de desintegración, sino también al modo de producción del Higgs. Por ello se recomienda utilizar μ(X,Y), donde X es el modo de producción e Y es el canal de desintegración. Los valores para X son ggF para la fusión de gluones (gg→H), VBF para la fusión de bosones vectoriales (WW→H y ZZ→H), y ZH, WH, o ttH para la producción asociada a bosones Z, W y pares de quarks top. Los valores para Y son los canales de desintegración conocidos por todos (γγ, WW, ZZ, bbar, Zγ, …). Nos lo cuentan en F. Boudjema et al., “On the presentation of the LHC Higgs Results,” arXiv:1307.5865, Subm. 22 Jul 2013 (artículo resultado de la discusión en los workshops “Likelihoods for the LHC Searches”, 21-23 January 2013 at CERN, “Implications of the 125 GeV Higgs Boson”, 18-22 March 2013 at LPSC Grenoble, and from the 2013 Les Houches “Physics at TeV Colliders” workshop).
La función μ(X,Y) se calcula con la siguiente fórmula σ(X) BR(H→Y) / (σSM(X) BRSM(H→Y)), de tal forma que un valor menor (mayor) que la unidad significa defecto (exceso) respecto a la predicción del modelo estándar. Para mucha gente la nueva notación puede resultar engorrosa porque ahora mismo la mayoría de los datos publicados consideran dos posibilidades para X, en concreto, ggF + ttH y VBF + VH (donde VH = ZH + WH), pero los expertos del LHC creen que pronto se empezarán a publicar resultados utilizando los diferentes modos de producción por separado y ahí es donde la nueva notación muestra toda su eficacia. Por cierto, se seguirán usando μ(X) y μ(Y) para análisis combinados de canales y modos de producción, respectivamente.
Además, algunos físicos preferirán usar subíndices en lugar μ(X,Y) como ilustra esta figura, aunque en el texto de este blog me parece que voy a usar más los paréntesis (me parece más claro). Hay muchas cosas que se quedan en el tintero, pero que algún día dejarán de estarlo, complicando la notación aún más. Por ejemplo, el orden de la teoría de perturbaciones utilizado para la predicción teórica (NNLO, NNLL, NNNLO, etc.), o la técnica de análisis de las colisiones utilizadas (MVA, Cut-based, etc.). Por ahora estos datos adicionales seguirán formando parte de los pies de las figuras que ilustren los resultados.
La búsqueda de rastros más allá del modelo estándar en la física del bosón de Higgs será cada día una labor de más precisión y por ello habrá que analizar hasta los más mínimos resquicios.
La búsqueda de rastros más allá del modelo estándar en la física del bosón de Higgs será cada día una labor de más precisión y por ello habrá que analizar hasta los más mínimos resquicios.
Francis (th)E mule Science's News
En la electrodinámica cuántica (QED) el grupo U(1)em puede ser trivial, igual a SU(1), o no trivial, en cuyo caso las ecuaciones de Maxwell deben incluir un monopolo magnético de Dirac. En la teoría electrodébil (EW) el grupo SU(2)×U(1)Y se rompe en U(1)em gracias al mecanismo de Higgs; el origen de este U(1)em es una combinación del grupo U(1)Y, que puede ser trivial, y del subgrupo U(1) del grupo SU(2), que no es trivial y contiene un monopolo de ‘t Hooft-Polyakov. Por tanto, el grupo U(1)em tras la rotura de simetría electrodébil debe ser no trivial y el modelo estándar debe presentar un monopolo magnético electrodébil, llamado monopolo de Cho-Maison, que es una combinación de los monopolos de Dirac y de ‘t Hooft-Polyakov. En muchos libros se afirma, quizás a la ligera, que la teoría EW no predice ningún monopolo electrodébil porque en la rotura de simetría se puede hacer que U(1)em sea igual a U(1)Y, sin contenido alguno del subgrupo U(1) de SU(2); pero esta elección no es “natural” y no está justificada por ninguna razón física o matemática (salvo eliminar de forma explícita la existencia del monopolo). El monopolo electrodébil de Cho-Maison tiene una carga magnética (4π)/e, en lugar de (2π)/e como el monopolo de Dirac, porque su origen es el subgrupo U(1) de SU(2) que tiene periodo 4π en lugar de 2π. Usando una masa de 125 GeV para el bosón de Higgs, se estima que la masa del monopolo de Cho-Maison es de 3,85 TeV, sin tener en cuenta las correcciones cuánticas, que podrían subir esta masa hasta 6,72 TeV. La búsqueda de este monopolo con masa entre 4 y 7 TeV es la tarea emprendida por el experimento MoEDAL en el LHC que empezará a tomar datos en 2015 y se instalará junto a LHCb. Nos lo cuentan Y. M. Cho, J. L. Pinfold, “Electroweak Monopole Production at the LHC – a Snowmass White Paper,” arXiv:1307.8390, Subm. 31 Jul 2013.
El experimento MoEDAL será el séptimo experimento del LHC y se instalará junto al detector de vértices (VELO) del experimento LHCb, en el punto 8 de cruce de haces. Su objetivo es buscar nueva física que se manifieste como partículas altamente ionizadas, como el monopolo de Cho-Maison (cuya ionización es unas 5000 veces mayor que la producida por un protón moviéndose a la misma velocidad). Se espera que inicie la toma de datos en 2015 cuando el LHC opere en modo colisiones protón-protón a 13 TeV c.m. (o en el mejor caso a 14 TeV).
Los monopolos electrodébiles tienen una gran carga magnética y son absorbidos muy rápido por la parte más interior de los detectores ATLAS y CMS, lo que impide su detección cuando tienen una carga eléctrica o magnética muy alta. El experimento MoEDAL explorará una región más grande de posibles parámetros, de hecho, gran parte del rango de posibles masas del monopolo de Cho-Maison será explorado por MoEDAL.
El monopolo, como el bosón de Higgs, es una predicción del modelo estándar. Aún así, creo que no es exagerado afirmar que su descubrimiento sería más revolucionario.
El experimento MoEDAL será el séptimo experimento del LHC y se instalará junto al detector de vértices (VELO) del experimento LHCb, en el punto 8 de cruce de haces. Su objetivo es buscar nueva física que se manifieste como partículas altamente ionizadas, como el monopolo de Cho-Maison (cuya ionización es unas 5000 veces mayor que la producida por un protón moviéndose a la misma velocidad). Se espera que inicie la toma de datos en 2015 cuando el LHC opere en modo colisiones protón-protón a 13 TeV c.m. (o en el mejor caso a 14 TeV).
Los monopolos electrodébiles tienen una gran carga magnética y son absorbidos muy rápido por la parte más interior de los detectores ATLAS y CMS, lo que impide su detección cuando tienen una carga eléctrica o magnética muy alta. El experimento MoEDAL explorará una región más grande de posibles parámetros, de hecho, gran parte del rango de posibles masas del monopolo de Cho-Maison será explorado por MoEDAL.
El monopolo, como el bosón de Higgs, es una predicción del modelo estándar. Aún así, creo que no es exagerado afirmar que su descubrimiento sería más revolucionario.
Francis (th)E mule Science's News
La noticia “Primeros indicios experimentales de una nueva física más allá del modelo estándar,” Agencia SINC, 31 Jul 2013, ha colmado muchos medios. “Físicos de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) y del CNRS francés han predicho desviaciones en la probabilidad de una de las desintegraciones del mesón B que han sido detectadas en el acelerador LHC del CERN. Su confirmación será la primera prueba directa de la existencia de la “nueva física” [más allá del] modelo estándar de las partículas.” La predicción de Joaquim Matias y Javier Virto de la UAB, y Sébastien Descotes-Genon (CNRS / Université Paris-Sud) “ha sido confirmada el 19 de julio pasado en la conferencia internacional de física de partículas EPS 2013 de Estocolmo (Suecia); los resultados del análisis de LHCb apuntan a una desviación respecto a la predicción del modelo estándar de 4,5 sigmas.” Se han observado varias “desviaciones que muestran un patrón coherente que permite identificar su origen en una única fuente. Hay que ser prudentes, porque serán necesarios más estudios teóricos y más medidas experimentales para confirmarlo. Uno de los modelos de nueva física que podría explicar estos resultados sería el que postula la existencia de una nueva partícula llamada Zprima, pero podría haber muchos otros modelos compatibles.”
Lo primero, las fuentes. El artículo teórico es Sebastien Descotes-Genon, Joaquim Matias, Javier Virto, “Understanding the B→K*μ+μ- anomaly,” arXiv:1307.5683; la charla que presenta el nuevo resultado es Nicola Serra (LHCb collab.), “Studies of electroweak penguin transitions of b→sμμ,” EPS-HEP Conference, Stockholm, July 2013 [slides]; discute el resultado el propio Joaquim Matias, “Optimizing the basis of B→K* l+l- observables and understanding its tensions,” EPS-HEP Conference, Stockholm, July 2013 [slides]. Un poco de crítica en la blogosfera en Tommaso Dorigo, “A four-sigma evidence of new physics in rare B decays found by LHCb, and its interpretation,” A Quantum Diaries Survivor, July 24, 2013, y en Lubos Motl, “LHCb: 3- or 4-sigma excess of B-mesons’ muon decays,” The Reference Frame, Jul 25, 2013.
Los datos de ATLAS, CMS y LHCb indican que las desintegraciones de los mesones B se comportan como predice el modelo estándar. Sin embargo, en el análisis de un canal concreto de desintegración se pueden introducir múltiples parámetros (observables). Las reglas básicas de la estadística dicen que si se introducen muchos parámetros aparecerán desviaciones (en unos parámetros por exceso y en otros por defecto) incluso cuando el resultado combinado se ajuste muy bien a los datos.
En la desintegración a cuatro cuerpos B→K*μμ, con K*→Kπ, se puede introducir una plétora de observables (la palabra “plétora” no es una exageración mía, aparece en la primera frase del artículo arXiv:1307.5683). Sin entrar en detalles técnicos, Descotes-Genon, Matias y Virto introducen 8 observables llamados P1, P2, P4′, P5′, P6′, P8′, AFB y dΓ/dq² (de hecho, hay muchas otras posibilidades, como usar P3 en lugar de P8′, con más y con menos parámetros). Al analizar estos parámetros por separado con 1/fb datos de colisiones a 7 TeV c.m. obtenidas en 2011 en el experimento LHCb (en ATLAS y CMS es muy difícil hacer este análisis), algunos de ellos muestran grandes desviaciones respecto a las predicciones del modelo estándar (de hasta 4,5 sigmas locales). Todavía es pronto para gritar a los cuatro vientos el descubrimiento de “nueva física” y habrá que confirmar estas desviaciones con el análisis de los 2 /fb de datos de colisiones a 8 TeV c.m. obtenidas en 2012 en el experimento LHCb. Aún resultando pesado, quiero destacar que unas desviaciones son por exceso y otras son por defecto, pero se compensan y el resultado combinado es consistente con el modelo estándar.
¿Qué valor tiene un análisis por separado de ocho parámetros de una desintegración consistente con el modelo estándar? En opinión de Descotes-Genon et al., una primera señal de “nueva física” más allá del modelo estándar podría estar oculta en las desviaciones de varios parámetros si muestran un cierto patrón regular y no son debidas al azar. Estas desviaciones de varios parámetros consistentes entre sí podrían mostrar una primera señal de “nueva física” incluso cuando está oculta en el análisis combinado de la desintegración. Por supuesto, una desviación de un sólo parámetro no es suficiente, de hecho, si fuera muy grande, el resultado combinado debería mostrar dicha desviación. Lo importante es que “haya desviaciones que muestran un patrón coherente que permite identificar su origen en una única fuente.”
¿Qué desviaciones se han observado en LHCb? No hay desviación en P1 y P4′ (aunque tienen mucho error experimental) y hay desviaciones muy pequeñas en P6′ y P8′ respecto al modelo estándar. Hay una desviación por defecto en P2 con 2,9 y 1,7 sigmas en los bins segundo y tercero, resp., que viene acompañada de una desviación en AFB. Lo más llamativo (motivo de la noticia en muchos medios) es una gran desviación por exceso en P5′ con 4,0 y 1,6 sigmas en los bins tercero y segundo, resp. (ver la parte izquierda de la figura que abre esta entrada). En general todas estas desviaciones se pueden entender como que alguno de los dos parámetros de “nueva física” llamados δC7 y δC9 sea negativo (o que lo sean los dos), en lugar de ser nulos (como predice el modelo estándar); en concreto, el mejor ajuste a 1 sigma requiere δC7∈[-0,04, -0,01] y δC9∈[-1,2, -0,5].
En resumen, conforme se acumulen datos en los experimentos del LHC la búsqueda de “nueva física” se hará mucho más refinada y los análisis multiparamétricos serán bastante habituales, pero por ahora hay pocas colisiones analizadas, la señal observada es poco confiable y la interpretación del nuevo resultado que aparece en muchas noticias está sesgada por el intenso deseo de encontrar señales de “nueva física” hasta debajo de las piedras en las que está apoyado el LHC.
Por supuesto, cuando se analice estos parámetros con los 3 /fb de colisiones en LHCb acumuladas en 2011 y 2012, podrás leer una nueva entrada en este blog sobre este asunto. Espero equivocarme, pero creo que algunas de estas desviaciones desaparecerán.
Lo primero, las fuentes. El artículo teórico es Sebastien Descotes-Genon, Joaquim Matias, Javier Virto, “Understanding the B→K*μ+μ- anomaly,” arXiv:1307.5683; la charla que presenta el nuevo resultado es Nicola Serra (LHCb collab.), “Studies of electroweak penguin transitions of b→sμμ,” EPS-HEP Conference, Stockholm, July 2013 [slides]; discute el resultado el propio Joaquim Matias, “Optimizing the basis of B→K* l+l- observables and understanding its tensions,” EPS-HEP Conference, Stockholm, July 2013 [slides]. Un poco de crítica en la blogosfera en Tommaso Dorigo, “A four-sigma evidence of new physics in rare B decays found by LHCb, and its interpretation,” A Quantum Diaries Survivor, July 24, 2013, y en Lubos Motl, “LHCb: 3- or 4-sigma excess of B-mesons’ muon decays,” The Reference Frame, Jul 25, 2013.
Los datos de ATLAS, CMS y LHCb indican que las desintegraciones de los mesones B se comportan como predice el modelo estándar. Sin embargo, en el análisis de un canal concreto de desintegración se pueden introducir múltiples parámetros (observables). Las reglas básicas de la estadística dicen que si se introducen muchos parámetros aparecerán desviaciones (en unos parámetros por exceso y en otros por defecto) incluso cuando el resultado combinado se ajuste muy bien a los datos.
En la desintegración a cuatro cuerpos B→K*μμ, con K*→Kπ, se puede introducir una plétora de observables (la palabra “plétora” no es una exageración mía, aparece en la primera frase del artículo arXiv:1307.5683). Sin entrar en detalles técnicos, Descotes-Genon, Matias y Virto introducen 8 observables llamados P1, P2, P4′, P5′, P6′, P8′, AFB y dΓ/dq² (de hecho, hay muchas otras posibilidades, como usar P3 en lugar de P8′, con más y con menos parámetros). Al analizar estos parámetros por separado con 1/fb datos de colisiones a 7 TeV c.m. obtenidas en 2011 en el experimento LHCb (en ATLAS y CMS es muy difícil hacer este análisis), algunos de ellos muestran grandes desviaciones respecto a las predicciones del modelo estándar (de hasta 4,5 sigmas locales). Todavía es pronto para gritar a los cuatro vientos el descubrimiento de “nueva física” y habrá que confirmar estas desviaciones con el análisis de los 2 /fb de datos de colisiones a 8 TeV c.m. obtenidas en 2012 en el experimento LHCb. Aún resultando pesado, quiero destacar que unas desviaciones son por exceso y otras son por defecto, pero se compensan y el resultado combinado es consistente con el modelo estándar.
¿Qué valor tiene un análisis por separado de ocho parámetros de una desintegración consistente con el modelo estándar? En opinión de Descotes-Genon et al., una primera señal de “nueva física” más allá del modelo estándar podría estar oculta en las desviaciones de varios parámetros si muestran un cierto patrón regular y no son debidas al azar. Estas desviaciones de varios parámetros consistentes entre sí podrían mostrar una primera señal de “nueva física” incluso cuando está oculta en el análisis combinado de la desintegración. Por supuesto, una desviación de un sólo parámetro no es suficiente, de hecho, si fuera muy grande, el resultado combinado debería mostrar dicha desviación. Lo importante es que “haya desviaciones que muestran un patrón coherente que permite identificar su origen en una única fuente.”
¿Qué desviaciones se han observado en LHCb? No hay desviación en P1 y P4′ (aunque tienen mucho error experimental) y hay desviaciones muy pequeñas en P6′ y P8′ respecto al modelo estándar. Hay una desviación por defecto en P2 con 2,9 y 1,7 sigmas en los bins segundo y tercero, resp., que viene acompañada de una desviación en AFB. Lo más llamativo (motivo de la noticia en muchos medios) es una gran desviación por exceso en P5′ con 4,0 y 1,6 sigmas en los bins tercero y segundo, resp. (ver la parte izquierda de la figura que abre esta entrada). En general todas estas desviaciones se pueden entender como que alguno de los dos parámetros de “nueva física” llamados δC7 y δC9 sea negativo (o que lo sean los dos), en lugar de ser nulos (como predice el modelo estándar); en concreto, el mejor ajuste a 1 sigma requiere δC7∈[-0,04, -0,01] y δC9∈[-1,2, -0,5].
En resumen, conforme se acumulen datos en los experimentos del LHC la búsqueda de “nueva física” se hará mucho más refinada y los análisis multiparamétricos serán bastante habituales, pero por ahora hay pocas colisiones analizadas, la señal observada es poco confiable y la interpretación del nuevo resultado que aparece en muchas noticias está sesgada por el intenso deseo de encontrar señales de “nueva física” hasta debajo de las piedras en las que está apoyado el LHC.
Por supuesto, cuando se analice estos parámetros con los 3 /fb de colisiones en LHCb acumuladas en 2011 y 2012, podrás leer una nueva entrada en este blog sobre este asunto. Espero equivocarme, pero creo que algunas de estas desviaciones desaparecerán.
Francis (th)E mule Science's News
Recordar es fácil para los viejos, olvidar es fácil para los jóvenes. A principios de los 1990 se pensaba que había una plétora de partículas supersimétricas con una masa inferior a la masa del bosón Z que resolvían de forma natural el problema de la jerarquía. Gracias a LEP sabemos que no es así. A principios de los 2010 muchos físicos pensaron que esas partículas tenían una masa al alcance del LHC, pero las colisiones a 8 TeV c.m. del año 2012 nos han mostrado que no es así. Sólo los más optimistas esperan una plétora de partículas supersimétricas al alcance del LHC con colisiones a 14 TeV c.m. aunque aún no tengamos ningún indicio. Los más realistas pensamos que a lo sumo cabe esperar una o dos partículas nuevas. ¿Por qué la supersimetría tiene que resolver el problema de la jerarquía? ¿No es más razonable que resuelva el problema de la inestabilidad del vacío del campo de Higgs? En dicho caso no podemos esperar que la escala de la supersimetría sea muy inferior a diez millones de TeV, un millón de veces más energía que la que se podrá alcanzar con el LHC. Nos lo cuenta, como no, Luis Ibáñez (Instituto de Física Teórica UAM-CSIC, Madrid), “The Scale of SUSY Breaking, the Higgs Mass and String Theory,” SUSY 2013, ICTP, Trieste, Aug 28, 2013 [slides pdf]. Algunas de las figuras de esta entrada están extraídas de Savas Dimopoulos (Stanford University), “States of BSM Theorists after LHC 8,” SUSY 2013, ICTP, Trieste, Aug 28, 2013 [slides pdf].
Buscar partículas supersimétricas en el LHC no es fácil, pero se ha dedicado tanto esfuerzo a desarrollar técnicas de análisis para lograrlo. Hoy se ha explorado un gran espacio de parámetros asociado a las masas de las posibles partículas supersimétricas y podemos afirmar sin rubor que por debajo de un TeV no hay gluinos ni squarks ni neutralinos. Por supuesto, los límites actuales para winos y higgsinos no los excluyen en esta escala, pero siempre se ha pensado que el gluino era clave en el espectro de superpartículas. Todo indica que si existe una partícula supersimétrica con masa inferior a un TeV debe estar muy escondida en el espacio paramétrico de la supersimetría (lo que no es imposible pues hay más de cien parámetros libres).
La masa del bosón de Higgs tampoco ofrece esperanzas a la supersimetría. Aunque predice una masa inferior a 130 GeV, prefiere un valor más cercano a 120 GeV, con lo que un Higgs con una masa de 126 GeV está en la parte alta de las predicciones de la SUSY. Sin embargo este valor también tiene sus ventajas. Con una masa de 126 GeV para el Higgs el vacío del modelo estándar no es estable, sino metaestable, volviéndose inestable a una escala de energías alrededor de 1011 GeV. La supersimetría podría resolver este problema (y estabilizando el vacío del modelo estándar), en lugar del problema de la jerarquía. En dicho caso, la escala de energía de la rotura de la supersimetría tiene que ser de este orden y no podemos esperar partículas supersimétricas con una masa muy inferior a unos 1010 GeV (aunque tampoco las podemos descartar con seguridad, basta recordar la diferencia de masa entre los neutrinos y el quark top).
Luis Ibáñez nos recuerda que muchas compactificaciones en teoría de cuerdas predicen una escala de energía intermedia Mss para la rotura de la supersimetría, por debajo de la cual tenemos el modelo estándar y por encima un modelo supersimétrico mínimo; nos propone como ejemplo la unificación SU(5) en IIB/F-theory. En su charla no se resiste a buscar un resquicio para la SUSY en la escala TeV, pues como todo los físicos que han trabajado en teoría de cuerdas/teoría M confía en que la supersimetría sea la primera señal de esta teoría de todo.
No debemos perder la esperanza de que el LHC a 14 TeV c.m. encuentre algún indicio de la supersimetría. Pero hay que estar preparados para que no sea así, en cuyo caso habrá que confiar en otros medios para explorar la escala de energías a la que el Higgs desestabiliza el vacío pues allí se puede ocultar la supersimetría. La desintegración del protón y la física de los neutrinos son caminos prometedores para explorar el universo, aunque de forma indirecta, a dicha escala de energías, una escala millones de veces por encima de lo alcanzable en el LHC o en cualquier otro colisionador de partículas que podamos disponer durante el siglo XXI.
La masa del bosón de Higgs tampoco ofrece esperanzas a la supersimetría. Aunque predice una masa inferior a 130 GeV, prefiere un valor más cercano a 120 GeV, con lo que un Higgs con una masa de 126 GeV está en la parte alta de las predicciones de la SUSY. Sin embargo este valor también tiene sus ventajas. Con una masa de 126 GeV para el Higgs el vacío del modelo estándar no es estable, sino metaestable, volviéndose inestable a una escala de energías alrededor de 1011 GeV. La supersimetría podría resolver este problema (y estabilizando el vacío del modelo estándar), en lugar del problema de la jerarquía. En dicho caso, la escala de energía de la rotura de la supersimetría tiene que ser de este orden y no podemos esperar partículas supersimétricas con una masa muy inferior a unos 1010 GeV (aunque tampoco las podemos descartar con seguridad, basta recordar la diferencia de masa entre los neutrinos y el quark top).
Luis Ibáñez nos recuerda que muchas compactificaciones en teoría de cuerdas predicen una escala de energía intermedia Mss para la rotura de la supersimetría, por debajo de la cual tenemos el modelo estándar y por encima un modelo supersimétrico mínimo; nos propone como ejemplo la unificación SU(5) en IIB/F-theory. En su charla no se resiste a buscar un resquicio para la SUSY en la escala TeV, pues como todo los físicos que han trabajado en teoría de cuerdas/teoría M confía en que la supersimetría sea la primera señal de esta teoría de todo.
No debemos perder la esperanza de que el LHC a 14 TeV c.m. encuentre algún indicio de la supersimetría. Pero hay que estar preparados para que no sea así, en cuyo caso habrá que confiar en otros medios para explorar la escala de energías a la que el Higgs desestabiliza el vacío pues allí se puede ocultar la supersimetría. La desintegración del protón y la física de los neutrinos son caminos prometedores para explorar el universo, aunque de forma indirecta, a dicha escala de energías, una escala millones de veces por encima de lo alcanzable en el LHC o en cualquier otro colisionador de partículas que podamos disponer durante el siglo XXI.
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