La resonancia a 750 GeV en la teoría de cuerdas

Dibujo20160622 local d-brane realization standard model Anastasopoulos Massimo Bianchi

En teoría de cuerdas el modelo estándar se puede describir mediante la intersección de D-branas. Cuando el ángulo entre las D-branas es pequeño aparecen resonancias asociadas a todas las partículas conocidas. Para el bosón de Higgs con 125 GeV aparece una réplica a 750 GeV para un ángulo adecuado; en dicho caso, debe aparecer una segunda réplica a 1053 GeV. La resonancia a 750 GeV observada en el canal difotónico en el LHC Run 1 podría confirmar la teoría de cuerdas si viene acompañada de otra resonancia a 1053 GeV.

Una idea sugerente que tiene en contra un rumor. Se afirma en redes sociales que la resonancia a 750 GeV en el canal difotónico ha desaparecido. Si el rumor se confirma, será descartada por el LHC Run 2 en 2016. Lo sabremos con seguridad en agosto, en el congreso ICHEP16 (38th International Conference on High Energy Physics, August 3-10, 2016, Chicago). No importa. Lo que yo quisiera recordar es que los modelos basados en teoría de cuerdas realizan predicciones a baja energía que se pueden estudiar mediante experimentos.

El artículo con la propuesta es Pascal Anastasopoulos, Massimo Bianchi, “Revisiting light stringy states in view of the 750 GeV diphoton excess,” arXiv:1601.07584 [hep-th]; recomiendo también la charla de Massimo Bianchi, “Revisiting Light String States in view of the 1053 GeV di-photon excess,” Talk at String Pheno ’16, Ioannina [slides]. Por supuesto, hay otros modelos cuerdísticos para la resonancia a 750 GeV, pero realizan otras predicciones que se pueden buscar en los experimentos. Recuérdalo cuando te digan que la teoría de cuerdas no realiza predicciones.

Dibujo20160622 Towers of states whose masses are multiples of the intersection angle live Anastasopoulos Bianchi

Nuestro universo podría ser una D3-brana. Más aún, un conjunto de D3-branas apiladas y en intersección. Cuando se apilan tres D3-branas (sean R, G y B) las cuerdas que conectan dichas D3-branas se comportan como los gluones de la cromodinámica cuántica (QCD), mostrando una simetría gauge SU(3). De forma similar se puede introducir una simetría SU(2)×U(1) similar a la teoría electrodébil (EWT). En estos modelos las partículas gauge corresponden a cuerdas que conectan D3-branas y los fermiones (quarks y leptones) corresponden a los extremos de dichas cuerdas en las D3-branas.

Dibujo20160622 750 gev 1053 gev cms lhc run 2 data 2015 cern

Las vibraciones de estas cuerdas corresponden a partículas de tipo bosón sin masa. Hay una torre de vibraciones de las cuerdas, siendo el estado fundamental de menor energía (o menor masa) el que corresponde a un bosón del modelo estándar. Los estados siguientes corresponden a bosones de mayor masa (réplicas) que se observarían en los experimentos como resonancias. Su masa depende del ángulo entre las D3-branas. Eligiendo el ángulo adecuado para que la resonancia a 750 GeV corresponda a una réplica del bosón de Higgs de 125 GeV, entonces debe aparecer una segunda réplica a √(2×750²−125²) =√(125²−2×(750²−125²)) = 1053 GeV. Observar ambas resonancias en el LHC Run 2 sería una prueba a favor de los modelos cuerdísticos basados en D3-branas que explican el modelo estándar.

Dibujo20160622 calabi-yau manifold orbifold standard model gauge group

Por supuesto hay muchos otros modelos cuerdísticos que permiten explicar la resonancia a 750 GeV. La mayoría de estos modelos son supersimétricos e incorporan algún tipo de gran unificación (GUT). Sin entrar en más detalles, un buen ejemplo es Hans Peter Nilles, Martin Wolfgang Winkler, “750 GeV Diphotons and Supersymmetric Grand Unification,” arXiv:1604.03598 [hep-ph]; ver también Hans Peter Nilles, “The MiniLandscape and the 750 GeV Di-Photon Challenge,” Talk at String Pheno ’16, Ioannina [slides].

En resumen, ya hay 456 artículos teóricos que tratan de explicar la resonancia a 750 GeV. Este trabajo no quedará en un cajón de sastre. Nos ayuda a entender mejor cómo se desarrollan modelos fenomenológicos. Y nos preparan para futuras resonancias (que aparecer aparecerán). Pero como nos recuerda el nuevo rumor, y como ya hemos predicho en este blog, todo apunta a que la resonancia a 750 GeV será recordada como otro ejemplo de lo que el viento se llevó.

3 Comentarios

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JesúsJesús

Es cierto Francis lo que indicas de que cuerdas en realidad predice cosas, el problema es que lo puede predecir todo, con los ajustes pertinentes (como decía Sir Arthur Eddington, ¡dame diez parámetros y pondré a un elefante sobre su trompa!), por lo que al final es como si no predijese nada, de ahí que también se pueda decir con propiedad que cuerdas no predice nada. En fin, como se ve las cosas se pueden decir de muchas maneras, pero lo importante en la divukgación de calidad es no confundir nunca al personal. En cualquier caso, si realmente cuerdas está a punto de enseñarnos la verdad sobre el la física de partículas, supongo que no tardará en caer un premio Nobel para algunos de sus adláteres … si así fuese, bienvenido sea.

JesúsJesús

En la conferencia STRINGPHENO2016 se hablará mucho de la (posible) resonancia a 750 GeV y su conexión con cuerdas, merece la pena echar un vistazo en diagonal a su primera charla prevista para el día 20 de julio a las 09:30 horas (http://stringpheno2016.physics.uoi.g...oannina.pdf), para entender la verdadera naturaleza de la “predicción” que nos comentan en este post.

En la slide 40 de dicha charla nos dicen:

What next? Wait and see!
– Broad or narrow resonance? Split resonance?
– What is the spin of the resonance?
– Are there connected (jet) activities?
– Is there a mixing with the Higgs system?
– We need to check the predictions concerning other di-boson signals like WW, ZZ and Zγ
– Direct search for masses of vector-like pairs
– Are there additional U(1)′ gauge bosons

After that we can restart model building again……

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