Primer resultado de ATLAS con todas las colisiones del LHC Run 2

Por Francisco R. Villatoro, el 2 marzo, 2019. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 3

Se publica el primer artículo de la Colaboración ATLAS que usa todas las colisiones del LHC Run 2 (2015–2018). En concreto 139 /fb (inversos de femtobarn) de colisiones protón contra protón a 13 TeV c.m. En este artículo se buscan partículas masivas en el rango de masas desde 250 GeV/c² hasta 6 TeV/c² entre las colisiones que se desintegran en dos leptones cargados (una pareja electrón-positrón, ee, o una pareja muón-antimuón, μμ). No se observa ninguna nueva partícula, lo que no quita que sea un resultado muy interesante.

El artículo es ATLAS Collaboration, “Search for high-mass dilepton resonances using 139 /fb of pp collision data collected at √s = 13 TeV with the ATLAS detector,” ATLAS-CONF-2019-001, 26 Feb 2019. Más información divulgativa en “First ATLAS result with full Run 2 dataset: a search for new heavy particles,” ATLAS News, 27 Feb 2019.

Hay muchas partículas de espín cero, uno y dos que se pueden desintegrar en una pareja de leptones. Se puede descartar que su masa sea inferior a una cierta cantidad, dependiendo de su tipo. Por ejemplo, la mayoría de las teorías de gran unificación (GUT) predicen la existencia de un nuevo bosón Z (un Z-prima) asociado a una nueva interacción fundamental U(1). Se ha obtenido un límite superior para la masa de un Z ‘SSM predicho por el modelo estándar secuencial (extensión mínima del modelo estándar con nueva simetría U(1) sin tocar nada más) de 5.1 TeV/c² al 95% CL. Y para los dos bosones Z-prima predichos por la teoría GUT basada en el grupo de simetría gauge E6 se ha obtenido los límites de 4.5 TeV/c² para Z ‘ψ y de 4.8 TeV/c² para Z ‘χ. Para otros modelos se obtendrían límites similares.



3 Comentarios

  1. Off-topic:

    Llaman mi atención las cotas para las Z´ en modelos de gran unificación con grupo de norma E6. Aunque es ortodoxo y relativamente “esperado” que no se observen las Z primas de estos modelos en las ventanas exploradas, (asombroso creo sería el caso contrario: Por ejemplo que la parte U(1) de un rompimiento E6 -> SO(10) x U(1) en la escala de gran unificación resultase tener masa de unos 4.8 TeVs) son super interesantes porque excluir Z primas en ciertos rangos tiene un fuerte y muy impacto en gran variedad de modelos físicos pues ellas pueden provenir de distintos modelos con física radicalmente diferente.

    Un juego ingenuo, poco científico y que ignora muchas posibilidad pero siempre intrigante es mirar el (absolutamente maravilloso) diagrama de subgrupos de E8: https://en.wikipedia.org/wiki/E8_(mathematics)#/media/File:E8subgroups.svg y notar que lo difícil que es comenzar comenzar con un grupo E6 en la escala de gran unificación y romper la simetría sin generar una simetría U(1) (tipo B-L) extra que genéricamente ha de ser rota para ser consistente con el modelo estándar, esto también funciona si por ejemplo en la cuerda heterótica se rompe E8-> E7 -> E6 por encima de la escala de gran unificación y se busca hacer algún patrón de rotura para llegar a SU(5) o S0(10) como grupo GUT.

    Es un comentario al margen y es una manifestación extra del “problema” bien conocido del exceso de corrientes U(1) extra que plaga modelos de branas y demás cosas, pero me gusta mucho mencionarlo porque ilustra como es una predicción “relativamente genérica” de las teorías de gran unificación tener simetrías U(1) extra y dicho argumento no depende de las suposiciones físicas, es inherente a algunos grupos que contienen como subgrupo al grupo del modelo estándar.

  2. No comprendo algo, disculpen mi ignorancia. ¿Esto se visualiza es espectros de frecuencia establecidas? Posiblemente hayan otras partículas que se desprenden en la colisión, a lo mejor no están siendo observadas.

    1. Wol_25, no entiendo en tu pregunta qué quieres decir con “espectros de frecuencia establecidas”. Aún así, permíteme un comentario. En el LHC se producen unos 40 millones de colisiones por segundo (40 MHz), siendo imposible almacenarlas todas (cada una ronda 1-1.5 MB y habría que almacenar más de 40 TB/s). Así se seleccionan las colisiones que se almacenan en disco duro mediante un vía un sistema hardware en dos etapas llamado triggers (así los 40 MHz se reducen a 100 kHz, y luego a 1 kHz para su almacenamiento en disco duro). Se usan ciertos criterios para ajustar los parámetros de los triggers con objeto de almacenar solo las colisiones interesantes; así muchas colisiones que podrían contener nuevas partículas se pierden para siempre. Cierto porcentaje de triggers seleccionan las colisiones que presentan dos leptones de alta energía (estas colisiones son las analizadas en este estudio); son fáciles de detectar y su análisis es sencillo; además, muchas propuestas de nueva física en la escala electrodébil (la observable para el LHLC) se pueden estudiar con este tipo de desintegraciones. Pero como es obvio, entre las colisiones perdidas para siempre podría haber “pepitas de oro” (como comentas), pero seguro que también hay “mucha basura” (colisiones que ya entendemos y no ofrecen nada nuevo); nunca lo sabremos, se perdieron para siempre.

      Saludos

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