La anomalía g−2 del muón provoca un tsunami de publicaciones entre los físicos teóricos

Por Francisco R. Villatoro, el 10 abril, 2021. Categoría(s): Bibliometría • Ciencia • Física • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 13

El pasado 7 de abril se anunció un nuevo resultado experimental para el momento magnético anómalo del muón. La desviación respecto a la predicción teórica de consenso sube de 3.7 a 4.2 sigmas. Buenas noticias para los físicos teóricos que esperaban el anuncio con un nuevo artículo bajo el brazo; en pocas horas se enviaron 36 artículos teóricos al servidor arXiv citando el nuevo resultado (que aparecieron en la web el día siguiente). Más de cien autores escribieron dichos artículos con antelación dejando ciertos huecos a rellenar cuando conocieran el nuevo dato. Rellenaron dichos huecos entre minutos y horas después del anuncio y enviaron su artículo. Así se ha iniciado un nuevo tsunami de publicaciones teóricas.

No sé si te acuerdas del tsunami de publicaciones asociado a la supuesta señal de un nuevo bosón con una masa de 750 GeV. Ya te conté la razón, la avidez teórica tiene una recompensa: como en pocos meses se publicarán cientos de artículos, estar entre los primeros significa acabar recibiendo cientos de citas, lo que engorda mucho cualquier curriculum vitae. Muchos de los artículos que se envíen a arXiv el próximo lunes 12 de abril citarán a la mayoría de los 45 artículos que han aparecido en arXiv en solo dos días. En este tsunami de publicaciones muchos acabarán recibiendo más de cien citas en un par de meses. Y lo saben porque ya pasó. Si no lo recuerdas, te recomiendo leer mis piezas «La ventaja de estar entre los primeros que explican el exceso a 750 GeV en el LHC», LCMF, 20 dic 2015, y «El exceso a 750 GeV en el LHC Run 2 llega a Physical Review Letters,» LCMF, 24 abr 2016.

[PS 16 abr 2021] Ya hay 60 artículos en iNSPIRE que citan el nuevo resultado del experimento Muon g−2 (búsqueda). Algunos de los artículos que cito más abajo ya tienen 15 citas. [/PS]

Como te muestra esta figura de 24 de abril de 2016, en solo cuatro meses se publicaron 348 artículos en ArXiv sobre la resonancia a 750 GeV observada por ATLAS y CMS en el LHC Run 2. Quizás recuerdes que la anomalía desapareció de los datos en agosto de 2016, lo que cortó de tajo el tsunami de publicaciones (si no te acuerdas, lee «Desaparece el exceso a 750 GeV en el canal difotónico», LCMF, 05 ago 2016). Preveo que en unos meses tendremos números similares asociados a la nueva anomalía.

La anomalía observada en el momento magnético anómalo del muón no desaparecerá en ocho meses; auguro que sobrevivirá varios años, como mínimo. La resolución puede venir de la mano de las estimaciones de la contribución del vacío hadrónico calculadas usando QCD en el retículo (LQCD); a diferencia de esperar a que se acumulen más colisiones, el uso de superordenadores es muy costoso en tiempo. Además, alcanzar un consenso entre la comunidad de expertos en LQCD puede costar años y lograr que sea aceptado por la comunidad de físicos teóricos que trabaja en la física del muón puede costar incluso más tiempo.

Más aún, en estos años se publicarán más resultados del experimento Muon g−2 del Fermilab que sostendrán el tsunami en el tiempo. Ahora se ha publicado su primer resultado (Run 1) tras analizar los datos recabados entre el 26 de marzo y el 7 de julio de 2018; se realizaron 14.13 millones de inyecciones de muones, a un ritmo de 11.4 inyecciones por segundo y unos ~5000 muones inyectados en cada una. Ahora mismo se están analizando los datos del Run 2 con datos de 2019; por cierto, hubo un problema que dañó dos resistencias en el Run 1 que se resolvió para el Run 2. Se prevé la publicación de los resultados del Run 2 para el año próximo. Y no olvides que ahora mismo está en curso el Run 3 (que se ha retrasado por la pandemia); se prevé futuros Run 4 y Run 5.

Sin lugar a dudas, una de las ventajas de los físicos teóricos es que pueden surfear un tsunami de publicaciones con facilidad. Al menos los que se dedican a la fenomenología que aprenden a desarrollar modelos efectivos para explicar anomalías potenciales. Así, aunque muchos de sus artículos sean muy similares entre sí, se publicarán fácilmente en revistas científicas pues habrá diferencias en sus detalles. Recuerda, «la ciencia ya no se hace sobre hombros de gigantes, se hace sobre montañas de enanos» (me suena que el autor de la frase es Enrique Borja @Cuent_Cuanticos, pero la última vez que la escuché fue a Clara Grima @ClaraGrima y Luisma Escudero @lmescu en Desgranando 5).

Por cierto, seguro que no te interesa ojearlos, pero aquí tienes el listado de artículos teóricos que me consta que se han enviado a arXiv sobre la anomalía del muón en las primeras 24 horas tras su anuncio; te incluyo el día y la hora UTC de envío. Puede que falte algún artículo (Jester dijo en Twitter que son 47, pero yo he encontrado 45); si descubres que falta alguno, por favor, escribe un comentario y házmelo saber (gracias de antemano).

[1] Andreas Crivellin, Martin Hoferichter, «Consequences of chirally enhanced explanations of (g−2)μ for h→μμ and Z→μμ,» arXiv:2104.03202 [hep-ph] (07 Apr 2021, 15:43:34 UTC).

[2] Motoi Endo, Koichi Hamaguchi, …, Teppei Kitahara, «Supersymmetric Interpretation of the Muon g−2 Anomaly,» arXiv:2104.03217 [hep-ph] (07 Apr 2021, 16:11:33 UTC).

[3] Sho Iwamoto, Tsutomu T. Yanagida, Norimi Yokozaki, «Wino-Higgsino dark matter in the MSSM from the g−2 anomaly,» arXiv:2104.03223 [hep-ph] (07 Apr 2021, 16:23:13 UTC).

[4] Xiao-Fang Han, Tianjun Li, …, Yang Zhang, «Lepton-specific inert two-Higgs-doublet model confronted with the new results for muon and electron g-2 anomaly and multi-lepton searches at the LHC,» arXiv:2104.03227 [hep-ph] (07 Apr 2021, 16:24:54 UTC).

[5] Giorgio Arcadi, Lorenzo Calibbi, …, Federico Mescia, «Muon g−2 and B-anomalies from Dark Matter,» arXiv:2104.03228 [hep-ph] (07 Apr 2021, 16:25:50 UTC).

[6] Juan C. Criado, Abdelhak Djouadi, …, Hardi Veermäe, «Confronting spin-3/2 and other new fermions with the muon g-2 measurement,» arXiv:2104.03231 [hep-ph] (07 Apr 2021, 16:30:16 UTC).

[7] Bin Zhu, Xuewen Liu, «Probing light dark matter with scalar mediator: muon (g−2) deviation, the proton radius puzzle,» arXiv:2104.03238 [hep-ph] (07 Apr 2021 16:42:57 UTC).

[8] Yuchao Gu, Ning Liu, …, Daohan Wang, «Heavy Bino and Slepton for Muon g-2 Anomaly,» arXiv:2104.03239 [hep-ph] (07 Apr 2021 16:43:12 UTC).

[9] Hong-Xin Wang, Lei Wang, Yang Zhang, «Revisiting the μ-τ-philic Higgs doublet in light of the muon g−2 anomaly, τ decays, and multi-lepton searches at the LHC,» arXiv:2104.03242 [hep-ph] (07 Apr 2021 16:45:29 UTC).

[10] Melissa van Beekveld, Wim Beenakker, …, Jeremy de Wit, «Dark matter, fine-tuning and (g−2)μ in the pMSSM,» arXiv:2104.03245 [hep-ph] (07 Apr 2021 16:48:35 UTC).

[11] Takaaki Nomura, Hiroshi Okada, «Explanations for anomalies of muon anomalous magnetic dipole moment, b→sμμ¯ and radiative neutrino masses in a leptoquark model,» arXiv:2104.03248 [hep-ph] (07 Apr 2021 16:53:26 UTC).

[12] Damiano Anselmi, Kristjan Kannike, …, Martti Raidal, «A fake doublet solution to the muon anomalous magnetic moment,» arXiv:2104.03249 [hep-ph] (07 Apr 2021, 16:54:26 UTC).

[13] Wen Yin, «Muon g−2 Anomaly in Anomaly Mediation,» arXiv:2104.03259 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:07:33 UTC).

[14] Fei Wang, Lei Wu, …, Yang Zhang, «GUT-scale constrained SUSY in light of E989 muon g-2 measurement,» arXiv:2104.03262 [hep-ph] (07 Apr 2021, 17:09:09 UTC).

[15] Manuel A. Buen-Abad, JiJi Fan, …, Chen Sun, «Challenges for an axion explanation of the muon g−2 measurement,» arXiv:2104.03267 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:15:12 UTC).

[16] Pritam Das, Mrinal Kumar Das, Najimuddin Khan, «The FIMP-WIMP dark matter and Muon g-2 in the extended singlet scalar model,» arXiv:2104.03271 [hep-ph] (07 Apr 2021, 17:22:37 UTC).

[17] Murat Abdughani, Yi-Zhong Fan, …, Qiang Yuan, «A common origin of muon g-2 anomaly, Galaxy Center GeV excess and AMS-02 anti-proton excess in the NMSSM,» arXiv:2104.03274 [hep-ph] (07 Apr 2021, 17:28:09 UTC).

[18] Chuan-Hung Chen, Cheng-Wei Chiang, Takaaki Nomura, «Muon g−2 in two-Higgs-doublet model with type-II seesaw mechanism,» arXiv:2104.03275 [hep-ph] (07 Apr 2021, 17:30:08 UTC).

[19] Shao-Feng Ge, Xiao-Dong Ma, Pedro Pasquini, «Probing the Dark Axion Portal with Muon Anomalous Magnetic Moment,» arXiv:2104.03276 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:31:39 UTC).

[20] M. Cadeddu, N. Cargioli, …, E. Picciau, «Muon and electron g-2, proton and cesium weak charges implications on dark Zd models,» arXiv:2104.03280 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:36:01 UTC).

[21] Vedran Brdar, Sudip Jana, …, Manfred Lindner, «Semi-secretly interacting ALP as an explanation of Fermilab muon g−2 measurement,» arXiv:2104.03282 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:38:00 UTC).

[22] Junjie Cao, Jingwei Lian, …, Pengxuan Zhu, «Imporved (g−2)μ Measurement and Singlino dark matter in the general NMSSM,» arXiv:2104.03284 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:41:58 UTC).

[23] Manimala Chakraborti, Sven Heinemeyer, Ipsita Saha, «The new «MUON G-2″ Result and Supersymmetry,» arXiv:2104.03287 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:46:23 UTC).

[24] Masahiro Ibe, Shin Kobayashi, …, Satoshi Shirai, «Muon g−2 in Gauge Mediation without SUSY CP Problem,» arXiv:2104.03289 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:49:26 UTC).

[25] Peter Cox, Chengcheng Han, Tsutomu T. Yanagida, «Muon g−2 and Co-annihilating Dark Matter in the MSSM,» arXiv:2104.03290 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:50:43 UTC).

[26] K.S. Babu, Sudip Jana, …, Vishnu P.K, «Muon g−2 Anomaly and Neutrino Magnetic Moments,» arXiv:2104.03291 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:50:54 UTC).

[27] Chengcheng Han, «Muon g-2 and CP violation in MSSM,» arXiv:2104.03292 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:50:59 UTC).

[28] Sven Heinemeyer, Essodjolo Kpatcha, …, Natsumi Nagata, «The new (g−2)μ result and the μνSSM,» arXiv:2104.03294 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:53:02 UTC).

[29] Lorenzo Calibbi, M.L. López-Ibáñez, …, Oscar Vives, «Implications of the Muon g-2 result on the flavour structure of the lepton mass matrix,» arXiv:2104.03296 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:54:37 UTC).

[30] D.W.P. Amaral, D.G. Cerdeno, …, P. Foldenauer, «Distinguishing U(1)Lμ−Lτ from U(1)Lμ as a solution for (g−2)μ with neutrinos,» arXiv:2104.03297 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:54:55 UTC).

[31] Yang Bai, Joshua Berger, «Muon g-2 in Lepton Portal Dark Matter,» arXiv:2104.03301 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:56:12 UTC).

[32] Sebastian Baum, Marcela Carena, …, Carlos E. M. Wagner, «The Tiny (g-2) Muon Wobble from Small-μ Supersymmetry,» arXiv:2104.03302 [hep-ph] (07 Apr 2021 17:56:19 UTC).

[33] Tianjun Li, Junle Pei, Wenxing Zhang, «Muon Anomalous Magnetic Moment and Higgs Potential Stability in the 331 Model from E6,» arXiv:2104.03334 [hep-ph] (07 Apr 2021 18:08:26 UTC).

[34] Lei Zu, Xu Pan, …, Yi-Zhong Fan, «Constraining U(1)Lμ−Lτ charged dark matter model for muon g−2 anomaly with AMS-02 electron and positron data,» arXiv:2104.03340 [hep-ph] (07 Apr 2021 18:17:48 UTC).

[35] Wai-Yee Keung, Danny Marfatia, Po-Yan Tseng, «Axion-like particles, two-Higgs-doublet models, leptoquarks, and the electron and muon g−2,» arXiv:2104.03341 [hep-ph] (07 Apr 2021 18:22:47 UTC).

[36] P.M. Ferreira, B. L. Gonçalves, …, Marc Sher, «(g−2)μ in the 2HDM and slightly beyond —an updated view,» arXiv:2104.03367 [hep-ph] (07 Apr 2021 19:40:33 UTC).

[37] Hai-Bin Zhang, Chang-Xin Liu, …, Tai-Fu Feng, «Muon anomalous magnetic dipole moment in the μνSSM,» arXiv:2104.03489 [hep-ph] (08 Apr 2021 03:38:08 UTC).

[38] Waqas Ahmed, Imtiaz Khan, …, Wenxing Zhang, «The Natural Explanation of the Muon Anomalous Magnetic Moment via the Electroweak Supersymmetry from the GmSUGRA in the MSSM,» arXiv:2104.03491 [hep-ph] (08 Apr 2021 03:42:50 UTC).

[39] Ruiyu Zhou, Ligong Bian, Jing Shu, «Probing new physics for (g−2)μ and gravitational waves,» arXiv:2104.03519 [hep-ph] (08 Apr 2021 05:42:59 UTC).

[40] Jin-Lei Yang, Hai-Bin Zhang, …, Tai-Fu Feng, «Muon (g−2) in the B-LSSM,» arXiv:2104.03542 [hep-ph] (08 Apr 2021 06:48:11 UTC).

[41] Peter Athron, Csaba Balázs, …, Hyejung Stöckinger-Kim, «New physics explanations of aμ in light of the FNAL muon g−2 measurement,» arXiv:2104.03691 [hep-ph] (08 Apr 2021 11:24:04 UTC).

[42] Junmou Chen, Qiaoyi Wen, …, Mengchao Zhang, «Flavor Anomalies Accommodated in A Flavor Gauged Two Higgs Doublet Model,» arXiv:2104.03699 [hep-ph] (08 Apr 2021 11:40:22 UTC).

[43] Pablo Escribano, Jorge Terol-Calvo, Avelino Vicente, «(g−2)e,μ in an extended inverse type-III seesaw,» arXiv:2104.03705 [hep-ph] (08 Apr 2021 11:52:35 UTC).

[44] Amin Aboubrahim, Michael Klasen, Pran Nath, «What Fermilab (g−2)μ experiment tells us about discovering SUSY at HL-LHC and HE-LHC,» arXiv:2104.03839 [hep-ph] (08 Apr 2021 15:27:58 UTC).

[45] Bhubanjyoti Bhattacharya, Alakabha Datta, …, John Waite, «Axion-like particles resolve the B→πK and g−2 anomalies,» arXiv:2104.03947 [hep-ph] (08 Apr 2021 17:43:56 UTC).



13 Comentarios

  1. Gracias por el artículo. Se que recibes algo de hate cuando escribes algunos artículos. Yo al menos te tengo en alta estima, concuerde mas o menos con alguna de tus opiniones creo que eres un tipo admirable.

    Seguro que te has leído hasta los agradecimientos de los 45 😆. ¿Pero cuanto es capaz de leer este hombre? -pienso muchas veces cuando te escucho en señal y ruido.

    Envidia sana le tengo señor.

    Un cordial abrazo.

    1. Falcata, confieso que no los he leído todos… solo los resúmenes (abstracts), ojear las figuras y las fórmulas que describen el modelo presentado. Solo he leído los primeros y los que incluyen entre sus coautores a alguien que conozco y que creo que puede describir bien la situación actual. El problema de leer muchos artículos es que no puedo leer muchos libros (esta semana pasada he añadido tres libros nuevos a la pila de libros por leer).

      1. La enorme produccion de papers al dia siguiente el resultado esperimental me parece algo lejos de la ciencia: no se ha tenido el tiempo de pensar mas en la fisica, solo es importante estar en la lista de aquellos que tienen un paper sobre g-2 y para sacar citas. Ademas, me parece un comportamiento dañoso para los jovenes, que van a aprender que es mejor escribir algo que escribirlo bien.

    1. Nemo, el apantallamiento de la carga y del momento magnético del muón es debido al campo electromagnético (fotones virtuales que producen pares virtuales leptón-antileptón, quark-antiquark y hadrón-antihadrón). El efecto del vacío muónico se tiene en cuenta con los pares virtuales muón-antimuón (contados en los leptón-antileptón).

      1. ¿ La explicación más sencilla no sería algún «ruido» extraño con el que no se contaba ?

        Me parecería más increible que lográsemos cuadrar un experimento y un valor teórico determinado con total precisión. Alguién más tendrá que confirmar los valores del experimento con más experimentos diferentes en distintos sitios.

        De momento puede ser simple «ruido», lo cual también es información y habrá un determinismo interesante detras de eso.

        El amarillismo de los titulares científicos…
        no sabemos si estamos en unos años interesantes o es todo una ficción forzada.

        Saludos Francis, gracias por acercarnos siempre la mejor información.

        1. Javi, cuando un experimento observa algo extraño lo más fácil es recurrir a un «ruido» extraño; cuando dos experimentos independientes con 20 años de diferencia observan lo mismo, por muy extraño que sea, es muy difícil recurrir a un «ruido» extraño (pero nunca se puede descartar). Hoy se conocen muy bien las fuentes de ruido en el experimento Muon g-2 (se tiene una experiencia acumulada de unos 30 años en este tipo de experimentos) y todo apunta a que no son la fuente de la anomalía. Y como el valor teórico está puesto en duda, la mayoría de los expertos apuntan a un error sistemático en el cálculo de la predicción teórica. Solo el tiempo nos dará la respuesta.

  2. se afirma que los neutrinos no interactúan con otras partículas, me pregunto si el anti neutrino muónico, que debe acompañar al muón en el proceso, ¿será el factor causal de la anomalìa? la desintegración del pion libera muón y antineutrino muónico creo.

    1. Profano, nadie afirma que los neutrinos no interaccionen con otras partículas, pero lo hacen tan débilmente que es muy difícil observarlos sin un detector de enorme tamaño. Lo único que afirmo en mi pieza es que, como no se pueden observar los neutrinos (o antineutrinos) electrónicos (o muónicos) con un detector pequeño, no se ha instalado ningún detector específico. ¿Puede ser la causa? Obviamente, no. ¿Por qué? Porque si lo fuera ya habríamos observado una anomalía específica en los detectores de neutrinos de los últimos 40 años. El término electrodébil (el asociado a los neutrinos) se puede calcular fácilmente (porque la interacción débil es débil, como su nombre indica) y todo parece indicar que no es el responsable de la anomalía; todo apunta a que el término hadrónico, asociado a la interacción fuerte, muy difícil de calcular podría ser la causa de la anomalía.

      1. hablo de interacción del espín del neutrino con su muón correspondiente.En los procesos de desintegración siempre aparecen juntos estos, como si fueran el tiburón (leptón) con su rémora (neutrino) y hablar de espín es hablar de momento angular. agradezco la atención a mi comentario y prometo no abundar en este asunto..

        1. Profano, la interacción entre los espines de los dos neutrinos con el espín del muón se sabe calcular muy bien en QED (no es necesario recurrir a EW) y no influye. Podría influir el espín efectivo de las correcciones del vacío QCD, mucho más difícil de calcular, pero no me consta que permita explicar la anomalía.

          Quizás tengas en mente fisica más allá del modelo estándar (una nueva interacción espín-espín), pero no me consta ninguna propuesta específica; y tampoco hay evidencias de su existencia (tendría que haber sido observada hace muchas décadas).

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