Un bosón Z’ leptofóbico logra explicar varias anomalías a 3 sigma observadas en el Tevatrón del Fermilab

La calenturienta mente de los físicos teóricos está siempre atenta a cualquier anomalía observada en los experimentos y les permite predecir nuevas partículas con propiedades exóticas. Un nuevo bosón vectorial electrodébil Z′ con una masa aproximada entre 140-150 GeV/c² y leptofóbico, que se acopla mucho más a los quarks que a los electrones y los muones, puede explicar tres anomalías a 3 sigma observadas en el Tevatrón del Fermilab. Gracias a su leptofobia (o hadrofilia) su existencia no contradice los límites actuales que excluyen un bosón Z′ con una masa inferior a 1 TeV/c². El nuevo Z′ explica el exceso a 3’3 σ en la distribución observada en el dectector CDF de colisiones con dos chorros y un bosón W (ver la figura que abre esta entrada), el exceso a 2 σ de eventos con al menos 3 chorros cuyo origen son quarks bottom (b) tanto en CDF como DZero, y la discrepancia a 3’4 σ entre CDF y el modelo estándar para la asimetría forward-bacwkard (hacia adelante-hacia atrás) en la producción de quarks top y antiquarks top. El nuevo Z′ leptofóbico se acopla fuertemente a los quarks ligeros g_{qqZ'} sim 0.25 y débilmente a los leptones g_{llZ'} sim 0.04. El exceso de chorros asociados a quarks bottom (b) observado en CDF se podría explicar si el acoplamiento del nuevo Z′ leptofóbico es mayor con el quark bottom que con el quark up. Obviamente, si el nuevo bosón existe será observado en el LHC del CERN durante este año (tanto en LHCb como en ATLAS y CMS). Para los interesados en los detalles técnicos: Matthew R. Buckley, Dan Hooper, Joachim Kopp, Ethan Neil, “Light Z’ Bosons at the Tevatron,” ArXiv, 30 Mar 2011.

Un nuevo bosón vectorial electrodébil Z′ implica una extensión de las simetrías del modelo estándar a SU(3)×SU(2)×U(1)×U(1)′, algo predicho por varias teorías de gran unificación como las basadas en SO(10) y E6. Si bien no es un candidato razonable a partícula de materia oscura, su existencia tiene importantes implicaciones en relación al problema de la materia oscura. Si la partícula de materia oscura (χ) estuviera acoplada a este bosón Z′ con un acoplamiento del orden de 0’1 sus propiedades podrían explicar las señales observadas en los experimentos CoGeNT y DAMA/LIBRA (que estudian la interacción entre las partículas de materia oscura y los núcleos atómicos del materia de sus detectores); para los físicos la expresión final es la siguiente.

PS (4 abr. 2011): Más sobre este tema en Felix Yu, “A Z’ Model for the CDF Dijet Anomaly,” ArXiv, 1 Apr. 2011.

PS (6 abr. 2011): Gran entrada de Flip Tanedo, “A hint of something new in “W+dijets” at CDF,” US LHC BLOG, 05 Apr 2011, que nos explica en inglés el nuevo resultado de la Colaboración CDF, “Invariant Mass Distribution of Jet Pairs Produced in Association with a W boson in p-pbar Collisions at Sqrt(s) = 1.96 TeV” [arXiv:1104.0699]. La figura que abre mi entrada, pero sin eliminar el background, es la figura que abre la entrada de Flip:

PS (7 abr. 2011): Más entradas sobre este tema aquí, aquí, aquí, aquí, aquí, aquí, aquí, aquí, aquí, aquí y aquí. Obviamente, al final sólo será una simple fluctuación estadística… de la que casi todo el mundo se ha hecho eco. Como muy bien nos cuenta Tommaso (coautor del artículo de CDF): “I do not particularly like to play the die-hard sceptic but I believe this is nothing but the umpteenth would-be new physics signal, destined to be buried by the analysis of further data, by the crafting of more precise simulations, or by the better understanding of Standard Model sources;” recomiendo Dorigo, “Is That A New Massive Particle? Is That Some Kind Of Higgs?,” A Quantum Diaries Survivor, April 6th 2011.

PS (8 abr. 2011): Otros artículos que discuten la posibilidad de que la anomalía Wjj sea un bosón Z’ bariónico (o cromofílico) son Kingman Cheung, Jeonghyeon Song, “Tevatron Wjj Anomaly and the baryonic Z’ solution,” ArXiv, 7 Apr 2011, y J. A. Aguilar-Saavedra, M. Perez-Victoria, “No like-sign tops at Tevatron: Constraints on extended models and implications for the t tbar asymmetry,” ArXiv, 7 Apr 2011.

8 Comentarios

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Alejandro RiveroAlejandro Rivero

El U(1) extra de SO(10), que seria este Z’, no es el global de la carga B-L? O depende del modelo?

Alejandro RiveroAlejandro Rivero

Seguramente SO(10) debe estar en un tris de estar descartado fenomenologicamente, como le pasaba a SU(5) -pero no se cual es el status de sus variantes supersimetricas-

Es bonito pensarlo en terminos de Kaluza Klein. Tanto el modelo estandar SU(3)xSU(2)xU(1) como su version simetrica SU(3)xSU(2)xSU(2) son isometrias de variedades de dimension 7. En concreto SU(3) es el grupo de isometrias de CP2, y SU(2)xSU(2) tiene igual algebra que SO(4) y por tanto que el grupo de isometrias de la 3-esfera.
El siguiente paso es Pati-Salam, SU(4)xSU(2)xSU(2), donde el numero leptonico (o el B-L) es el “cuarto color” de SU(4). Como SU(4) tiene igual algebra que SO(6), en total es como SO(6)xSO(4), usease como las isometrias del producto de la 5-esfera con la 3-esfera y por tanto corresponde a pensar en isometrias de variedades de dimension 8. Hasta aqui uno todavia llegaria con tranquilidad si no se toma muy en serio el Z del cuarto color, y vete a saber si se podria parecer a las dimensiones extras de F-Theory. Pero para SO(10) ya la cosa se va del todo de madre, pues son las isometrias de la 9-esfera ¡demasiadas dimensiones extra para mi gusto!

El CidEl Cid

Francis ya se que esta es la pregunta la maldices pero yo no me resisto a hacerla. ¿Beneficia esto en algo al modelo de Garrett Lisi E8-Theory?

emulenewsemulenews

El Cid, recuerda, no hay preguntas indiscretas, sólo las respuestas pueden serlo.

Ray MunroeRay Munroe

E8 de Lisi incluye Pati-Salam teoría con un Z que las parejas a las partículas de la mano derecha.

UlisesUlises

“El Cid” y Francis, disculpen que responda antes que tú (the Mule). No, no lo beneficia en nada, porque en la practica es un modelo que no existe/no esta cuantizado/el autor no parecería entender mas que teoría de grupos y no entenderla bien. Beneficiaría a las cuerdas E8xE8 que rompen en E6xE8; o sea, beneficia a la SUGRA de 11 dimenciones cuantica que actualmente es una hipotesis y a la SUGRA de 10 dimenciones (supercuerdas) que es un limite de la anteriormente citada 11D-SUGRA.

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