ATLAS observa a 8.4 sigmas la producción de pares de bosones W inducida por pares de fotones (𝛾𝛾 → 𝑊𝑊)

Por Francisco R. Villatoro, el 9 octubre, 2020. Categoría(s): Ciencia • Física • LHC - CERN • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 4

Ya sabes que los sables luz de Star Wars no funcionan porque los fotones no interaccionan entre sí… en el vacío según la electrodinámica cuántica; sin embargo, pueden hacerlo en un medio material no lineal y en el vacío a muy alta energía gracias a la interacción electrodébil. En las colisiones protón contra protón en el LHC se puede observar la producción de pares de bosones W inducida por pares de fotones, proceso 𝛾𝛾 → 𝑊𝑊. El detector ATLAS ha observado este proceso a 8.4 sigmas tras analizar 139 /fb de colisiones a 13 TeV c.m. (recabadas en el LHC Run 2 entre 2015 y 2018). La pareja de bosones W se observa mediante el canal 𝑊+𝑊− → 𝑒±𝜈𝑒𝜇∓𝜈𝜇, la desintegración de un W en un electrón y un neutrino electrónico, y la del otro W en un muón y un neutrino muónico, con el electrón y el muón de signo opuesto; la sección eficaz estimada para el proceso 𝛾𝛾 → 𝑊𝑊 es de 3.13 ± 0.31(stat.) ± 0.28(syst.) fb.

A primer orden, hay dos diagramas de Feynman responsables del proceso 𝛾𝛾 → 𝑊𝑊, uno que usa dos vértices cúbicos entre tres bosones vectoriales (𝛾𝑊𝑊) y  el otro que usa un único vértice cuártico entre cuatro bosones vectoriales (𝛾𝛾𝑊𝑊); ambos se muestran en la figura. La clave para poder observar este proceso es la capacidad de ATLAS (y también de CMS) para diferenciar entre electrones (muones) y positrones (antimuones) combinando sus detectores de trazas (que detectan la trayectoria de partículas cargadas) con sus calorímetros electromagnéticos (que detectan leptones y fotones). Por supuesto, LHC colisiona protones, así que las colisiones observadas tienen que ser de tipo elástico, 𝑝𝑝(𝛾𝛾) → 𝑝(∗)𝑊+𝑊−𝑝(∗), donde se denota como 𝑝(∗) a protones que «sobreviven» a la colisión, o bien se mantienen «intactos», o bien se desintegran en productos de baja energía tras la interacción; recuerda que en las colisiones inelásticas los protones colisionan y se desintegran en diferentes productos durante la interacción (de sus constituyentes, gluones y quarks).

Otro gran resultado del LHC Run 2 que sigue viento en popa, a toda vela. Recuerda que CMS y ATLAS ya han publicado cada uno más de 1000 artículos científicos, con un índice-h mayor de 200. El nuevo artículo es ATLAS Collaboration, «Observation of photon-induced WW production in pp collisions at 13 TeV using the ATLAS detector,» Physics Letters B (submitted), arXiv:2010.04019 [hep-ex] (08 Oct 2020).



4 Comentarios

  1. Javier, se trata de una propuesta extraña, en una fase muy inicial; la verdad, no entiendo cómo se ha publicado en Science ahora (en arXiv apareció en septiembre de 2018 como «Building up spacetime with quantum entanglement II: It from BC-bit,» arXiv:1809.01197 [hep-th] https://arxiv.org/abs/1809.01197).

    ¿Por qué se publica en Science? Quizás por un artículo previo muy breve y muy citado de 2010 («Building up spacetime with quantum entanglement,» Gen. Relativ. Gravit. 42: 2323-2329 (2010), doi: https://doi.org/10.1007/s10714-010-1034-0); supongo que los editores de Science creen que el nuevo artículo será muy citado (pero el arXiv solo ha recibido 12 citas desde septiembre de 2018 y varias del propio autor).

    La propuesta es llamar «bits» a teorías conformes de campos con borde (BCFT), que codifican infinitos bits de información; y llamar «espaciotiempo emergente» al entrelazamiento cuántico de estos «bits» mediante un grafo que conecta sus contornos. La idea es que la dualidad AdS/CFT de Maldacena permitiría asociar una teoría gravitacional a dicha red de «bit entrelazados». Pero no se define con rigor el concepto de entrelazamiento de BCFTs; sugiere que se puede usar de alguna forma la conjetura de Ryu y Takayanagi, pero no ofrece ningún tipo de detalles de cómo hacerlo.

    Las figuras son muy bonitas y sugerentes; pero me parece que es humo. Habrá que estar al tanto de la reacción de los expertos en AdS/CFT. Buscaré información sobre lo que opinan Susskind, Maldacena y otros sobre estas ideas tan incipientes.

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