En física de partículas, la gran noticia del año 2022 fue la masa del bosón W medida por el detector CDF II del Tevatrón, 80 433.5 ± 9.4 MeV/c², la medida más precisa, pero a 7 sigmas del modelo estándar (LCMF, 08 abr 2022); generó mucho escepticismo, como conté en mi charla de Naukas Bilbao 2022 (LCMF, 16 sep 2022). Todo el mundo esperaba la medida de CMS del LHC, en la que se trabaja desde 2014. Hoy se ha anunciado el resultado en una rueda de prensa en el CERN, una masa de 80 360.2 ± 9.9 MeV/c², en perfecto acuerdo con el modelo estándar, 80 357 ± 6 MeV/c². Se han analizado 16.8 fb⁻¹ de colisiones a 13 TeV c.m. recabadas durante el año 2016. Se ha buscado la desintegración leptónica del bosón W en un muón y un neutrino muónico; el análisis es muy difícil porque el neutrino no se detecta, solo se estima una pérdida en momento lineal transversal (pT). Se ha validado la técnica de análisis usando desintegraciones «tipo W» del bosón Z en un muón y un antimuón, en las que se sustituye uno de los dos muones por una pérdida de momento lineal (emulando lo observado para el bosón W); se ha obtenido una masa de 91 182 ± 14 MeV/c², en buen acuerdo con el modelo estándar 91188.0 ± 2.0 MeV/c². Sin lugar a dudas el modelo estándar sale muy reforzado de esta nueva medida. Ahora la pelota está en el campo de CDF, cómo explicar el porqué de su resultado tan anómalo.
Lo más destacable del nuevo resultado de CMS es su baja incertidumbre, 9.9 MeV/c², muy similar a la de CDF II, 9.4 MeV/c², y por debajo de las de ATLAS, 15.9 MeV/c² y LHCb 32 MeV/c². Combinando de forma oficiosa la masa del W de LHCb (2022), ATLAS (2024) y CMS (2024) se obtiene 80361.4 ± 8.1 MeV/c². Habrá que esperar a la publicación de la versión final del artículo científico, mientras tanto puedes disfrutar de la versión preliminar, The CMS Collaboration, «Measurement of the W boson mass in proton-proton collisions at √s = 13 TeV,» CMS PAS SMP-23-002, 17 Sep 2024 [CERN CDS]. Más información divulgativa en «CMS experiment at CERN weighs in on the W boson mass. The eagerly awaited result is the most precise measurement of the W mass made at the LHC so far, and is in line with the prediction from the Standard Model of particle physics,» CERN, 17 Sep 2024.
Este suceso del 16 de octubre de 2016 en CMS (Compact Muon Solenoid) muestra la desintegración de un bosón W en un muón (en rojo arriba) y un neutrino (no observado, pero marcado con una flecha morada). CMS es un detector de unas 13 000 toneladas en forma de cilindro multicapa de unos 21 metros de largo y 16 metros de diámetro. La capa más interior son los detectores de silicio para las trayectorias de partículas cargadas (en amarillo), que están rodeados de los calorímetro electromagnético de centelleo (en verde) y de los calorímetros hadrónicos (no mostrados en la figura, estarían en color azul). Estas capas están dentro del solenoide superconductor central de 3.8 teslas, de 13 metros de largo y 6 metros de diámetro que curva la trayectoria de las partículas cargadas (en amarillo). En el exterior (de color rojo) están los detectores de muones, claves para el hito del nuevo artículo; hay que destacar que la gran precisión de CMS a la hora de estimar la trayectoria, energía y momento transversal de los muones es fundamental para estimar el momento transversal del neutrino no observado. La detección de muones en CMS ha sido calibrada con desintegraciones de mesones encantados J/ψ → µµ (aunque de forma independiente se podrían haber usado las desintegraciones de los mesones bellos Υ(1S) y del bosón Z).
Esta figura muestra los resultados para las estimaciones de la masa del bosón Z (izquierda) usando desintegraciones «tipo W», que ha conducido al resultado 91 182 ± 7 (stat) ± 12 (syst) MeV/c², y de la masa del bosón W (derecha), 80 360.2 ± 2.4 (stat) ± 9.6 (syst) MeV/c², en p el gran nuevo resultado. Los puntos son los datos y en color aparecen las estimaciones teóricas (incluyendo predicciones N³LL y NNLO). Se ha usado el mismo algoritmo de análisis para estimar la masa de los bosones W y Z, aunque el corte de momento transversal mínimo para los muones ha sido de pT > 24 GeV/c para el W y de pT > 26 GeV/c para el Z (por su mayor masa). No quiero entrar en más detalles del análisis (los interesados pueden consultar el apéndice A del artículo, pp. 20–53, que presenta todos los detalles).
Muchas gracias, Francis, como siempre. Aunque se salga del tema un poco, últimamente en la prensa generalista se están haciendo eco de la posibilidad de «ver» el gravitón, aunque, claro, no dan ningún detalle, pero por lo poco que sé gracias a gente como tú y al fantástico equipo de coffee break, suena a fantasía como poco, al menos por ahora. ¿Qué opinas?
Francisco, en los medios se están haciendo eco del artículo que comenté en «El efecto gravitofonónico para detectar un solo gravitón en una barra de Weber», LCMF, 12 sep 2024; te remito a dicha pieza para conocer mi opinión.
Volviendo a las fantasias, pseudociencia y la divulgacion desde la prensa vulgar a otros del vulgo, y sobre lo que CMS o ATLAS no pueden detectar: el espaciotiempo plano de Minkowski esta acoplado y termina siendo un mismo campo, Lorentz, Poincare, Riemann, Hilbert o Einstein no llevarian la contraria, sin embargo y desde que conocemos una escala de Planck dada esta por las constantes fundamentales universales entre ellas celeritas las cuentas dan que hay 2 ordenes de magnitud de diferencia entre tiempo de Planck en 1 x 10-43 seg y una distancia longitud en 1 x 10-35 metros, tomando por referencia la velocidad de la luz un foton recorre en 1 tiempo de planck un no espacio o subespacio de 1 x 10-37 metros, algo por debajo de la escala y entonces inexistente; existe tiempo sin espacio? o existe un desacople entre ambas entidades que la teoria de cuerdas estudie? Sabiendo que el graviton pudiese ser hallado mucho antes en fisica teorica se tiene en cuenta este desfase del contenedor de particulas el espaciotiempo? Como Einstein sin nocion de una teoria de campos cuantica en formacion sucumbia a creer en variables ocultas alla por 1935 que restauraran el determinismo? y como algo peor aun podia preguntarse si la ilusion de tiempo no lo crea y el tiempo como percepcion en la relatividad por las distancias si conocia perfectamente la escala de su maestro y mayor Max Planck?
Cuidado, Wachovsky, te equivocas al calcular, por definición de escala de Planck (1899), el cociente entre la longitud de Planck (Lp) y la duración de Planck (Tp) es exactamente la velocidad de luz (c = Lp/Tp).