Supongo que ya conocerás la noticia más importante en física de partículas de hoy (21 septiembre), de esta semana y quizás de este mes. Científicos del experimento CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han observado un nuevo fenómeno en las colisiones protón-protón [noticia oficial en español, CPAN]. La figura que abre esta entrada muestra a la izquierda el resultado esperado según las simulaciones de Montecarlo y a la derecha el resultado experimental observado. La flecha apunta al resultado que ha generado la noticia. Una correlación no prevista en las colisiones que producen más de 110 partículas con baja energía intermedia (momento entre 1 y 3 GeV/c). Los expertos aseguran que “representa la primera evidencia de un resultado novedoso” del mayor acelerador de partículas del mundo. He leído varias noticias publicadas en diferentes medios y no aclaran bien el asunto. No sé si te habrá pasado lo mismo. Algunos exageran un poco, como Lubos Motl que ya ve teoría de cuerdas en estas !!! BREAKING NEWS !!! («LHC: CMS probably sees quark-gluon plasma or dual QCD string or something better,» The Reference Frame, September 21, 2010).
La fuente oficial de la noticia titula «New two-particle correlations observed in the CMS detector at the LHC,» CMS Web, CERN, September 21st 2010, incluye un enlace a el artículo original, que aclara un poco el asunto [The CMS Collaboration, «Observation of Long-Range, Near-Side Angular Correlations in Proton-Proton Collisions at the LHC,» Submitted to Journal of High Energy Physics]. También apunta a la presentación oficial de Guido Tonelli (CERN) [pdf slides] y de Gunther Roland (MIT) [pdf slides], hoy 21 de septiembre en el CERN Joint LPCC/EP/PP Seminar. Aunque los detalles parecen farragosos, el efecto observado es similar al observado en colisiones de iones pesados que producen un plasma de quarks y gluones en el RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) del Brookhaven National Laboratory (EEUU) [ver en ArXiv]. La figura de abajo, que presenta Guido Tnoelli es bastante clarificadora.
Los cálculos del resultado de una colisión protón-protón en el LHC utilizando la cromodinámica cuántica (QCD) son mucho más complicados conforme el número de partículas en dicha colisión crece. Más aún cuando la energía de la colisión ha de repartirse entre muchas partículas y cada una recibe una energía baja o intermedia. Estudiar el comportamiento de la QCD a baja energía mediante métodos de Montecarlo requiere asumir una serie de hipótesis simplificadoras. Lo que nos ilustra el nuevo resultado de CMS es un posible fallo en estas hipótesis. Habrá que incorporar en los simuladores nuevos efectos asociados a la producción de un plasma de quarks y gluones en este tipo de colisiones protón-protón del LHC. Para estudiar el plasma de quarks y gluones, en el LHC se realizarán colisiones de iones pesados en noviembre y parte de diciembre, que se estudiarán con el detector ALICE y que complementarán los resultados de RHIC. Yo espero que permitan entender mejor estos nuevos resultados observados en CMS. No creo que sea necesario recurrir a física exótica para explicarlos. Aún así, habrá que estar al tanto en los próximos meses a ver cómo evoluciona este interesante asunto.
PS: Recomiendo la lectura de los comentarios de Tommaso Dorigo, «New Physics With CMS ? Huhm,» A Quantum Diaries Survivor, September 22nd 2010, en una línea similar a los míos (pero escritos por un experto en estos asuntos).
Hola, permíteme hacer una puntualización. El fenómeno se observa a momentos intermedios (p_t entre 1 y 3 GeV/c), pero no a momentos altos, ni a momentos bajos. Por lo tanto, no es correcto decir que se observa para las partículas con energía baja, sino a energía intermedia
Gracias, Alberto, lo cambiaré.
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Arrimando el ascua a mi sardina, te comento que la cuerda de QCD, para ser solo un efecto de SU(3), es bastante peculiar. Una de las propiedades que nadie me ha explicado es por qué diablos las pocas desintegraciones de esta cuerda a dos gammas (esto es, todos los mesones neutros que puedan desintegrarse sin necesitar betas) se comportan todas igual por debajo de 5 GeV, la decay width escalando con el cubo de la masa del meson. Eso lo tratamos una vez en el blog de Dorigo con el titulo «A mystery behind the Z width», porque -coincidencia o no- la cte correspondiente para el Z daba un resultado compatible.
Este descubrimiento puede ser el principio de un avance fundamental en física de partículas (algo que necesitamos ya con urgencia) o por lo menos servirá para demostrar o refutar la validez de las explicaciones de la teoría de cuerdas al comportamiento del plasma quark-gluón. Además este descubrimiento es inesperado, nadie esperaba ver nada interesante hasta el 2011 o 2013 cuanto empezaría a operar a 14Tev. Por cierto la entrada de Lubos me ha dejado perplejo: Lubos no se explica que no se haya modelado en los instrumentos del LHC el comportamiento «cuerdista,normal» del plasma quark-gluón.Si yo no me equivoco el descubrimiento de que las cuerdas pueden explicar este comportamiento es muy reciente y decir, como el hace, que es muy posible que se haya detectado una «cuerda con quarks en los extremos» me parece llevar la analogía demasiado lejos (probablemente se haya dejado llevar por sus deseos de ver por fin a la TC funcionando en la vida real y no solo en el papel). De todas formas ojala tenga razón, sería un descubrimiento tremendo. Ahora en Noviembre saldremos de dudas. !Se admiten apuestas:! ¿Que será el misterioso objeto que produce las desintegraciones correlacionadas?