¿Encontrará el LHC supersimetría?

Los físicos han analizado los primeros resultados sobre supersimetría en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y algunos sugieren que la teoría puede estar en problemas. Los datos procedentes de colisiones tanto en el experimento Solenoide de Muones Compacto (CMS) como ATLAS no han mostrado pruebas de partículas supersimétricas – o partículas-s – predichas por esta extensión del Modelo Estándar de la física de partículas.

La supersimetría (o SUSY) es una idea atractiva dado que ofrece una solución al “problema jerárquico” de la física de partículas, proporcionando una forma de unificar las fuerzas electrodébil y fuerte, e incluso contiene una partícula de materia oscura. Un resultado importante de la teoría es que cada partícula conocida tiene al menos una partícula supercompañera – o “partícula-s”. El neutrino común, por ejemplo, tiene como pareja el neutralino, aún por descubrir. Estas partículas-s se espera que tengan masas de aproximadamente un teraelectrónvolt (TeV), lo que significa que deberían crearse en el LHC.

Colisiones en CMS


En enero, la colaboración CMS informó de su búsqueda de supercompañeros de quarks y gluones, conocidos como quarks-s y gluinos, en el detector. Si estas partículas-s pesadas se producen en la colisiones protón-protón, se espera que se desintegren en quarks y gluones así como en el relativamente ligero y estable neutralino.

La respuesta de SUSY a la materia oscura

Los quarks y gluones gastan la energía ligada a la masa de la partícula-s creando una cascada de otras partículas, que forman chorros en el detector. Pero los neutralinos son la respuesta de la supersimetría a la masa invisible del universo, conocida como materia oscura. Escapan del detector sin que puedan verlos, su presencia se deduce sólo a través de la “energía perdida” en el detector.

Los físicos del CMS fueron a la caza de SUSY en sus datos de colisiones buscando dos o más de estos chorros que coinciden con la energía perdida. Por desgracia, el número de colisiones que encajaban con estas condiciones no era mayor de lo esperado por el Modelo Estándar de la física. Como resultado, la colaboración sólo pudo informar de nuevos límites a una variación de SUSY, conocida como Modelo Estándar Supersimétrico de Restricciones Mínimas (CMSSM) con supergravedad mínima (mSUGRA).

Los colaboradores de ATLAS eligieron una posible desintegración distinta para las hipotéticas partículas-s; buscaron un electrón o su primo más pesado, el muón, apareciendo a la vez como chorro y energía perdida. Los investigadores de ATLAS vieron menos eventos que encajaban en su búsqueda, y por lo tanto pudieron establecer unos límites más altos, descartando las masas de los gluinos por debajo de los 700 GeV, suponiendo un modelo CMSSM y mSUGRA en los que las masas de los quarks-s y los gluinos son iguales.

¿Buen o mal presagio?

Muchos creen que estos límites no son un mal presagio para SUSY. Las versiones más generales de la teoría tienen más de cien variables, por lo que estas sub-teorías simplifican la idea hasta un punto en el que podemos hacer predicciones sobre interacciones de partículas. “Es simplemente una forma de comparar con experimentos previos”, dice el físico del CMS Roberto Rossin de la Universidad de California en Santa Barbara. “Nadie realmente cree que éste sea el modelo que eligió la naturaleza”.

El colaborador de ATLAS Amir Farbin, de la Universidad de Texas en Arlington, dice que estos resultados son un “aperitivo” de las búsquedas de SUSY que se discutirán en las conferencias March Moriond en La Thuile, Italia. “En este punto, realmente no descartamos ninguna teoría”, señala.

Aún así, los científicos Tommaso Dorigo, del Instituto Nacional de Física Nuclear en Padova, Italia, y Alessandro Strumia del Instituto Nacional de Química Física y Biofísica en Tallin, Estonia, dicen que es causa de cierta preocupación. La supersimetría debe “romperse”, haciendo las partículas-s mucho más pesadas que sus compañeras. Es lógico que esto suceda a la misma energía que la ruptura de simetría electrodébil – el punto en el que los portadores de la fuerza débil se hacen masivos mientras que el fotón permanece sin masa.

Esto debería suceder en la vecindad de los 250 GeV. “Pero los resultados del LHC nos dicen que las partículas supersimétricas deben estar en algún lugar por encima de la escala débil”, dice Strumia.

Dorigo señala que, aunque SUSY puede permitir masas altas de partículas-s, su principal ventaja para resolver el problema jerárquico es que es más “natural” para masas cerca de la escala electrodébil. El problema jerárquico implica partículas virtuales portando la masa del bosón de Higgs. Aunque las partículas supersimétricas pueden cancelar este efecto, los modelos se hacen muy complejos si las partículas-s son demasiado masivas.

John Ellis del CERN y el King’s College de Londres no está de acuerdo en que los resultados del LHC sean un problema para la supersimetría. Dado que el LHC hace colisionar a quarks y gluones que interactúan con fuerza dentro de los protones, puede fácilmente producir sus homólogos de interacción fuerte, los quarks-s y gluinos. Sin embargo, en muchos modelos los compañeros supersimétricos de los electrones, muones y fotones son más ligeros, y sus masas podrían estar aún cerca de la escala electrodébil, comenta.

Banco de pruebas de búsquedas

El colaborador de CMS Konstantin Matchev de la Universidad de Florida en Gainesville, explica que se espera una nueva física entre 1-3 TeV – un rango que los experimentos del LHC apenas han empezado a explorar. En particular, señala que de los 14 “bancos de pruebas” de búsquedas para supersimetría realizados por los colaboradores de CMS, estos primeros datos sólo han puesto a prueba los dos primeros.

“En tres años, si hemos cubierto todos esos puntos de los bancos de pruebas, podremos decir que debemos abandonar esa promesa. Por ahora, es sólo el principio”, comenta Matchev.

Pero no todo el mundo es optimista sobre el descubrimiento de SUSY. “Tendremos una crisis, según creo, en pocos años”, predice Dorigo, escéptico acerca de la teoría debido a que introduce muchas nuevas partículas sobre las que los datos actuales “no muestran señales”. Sin embargo, incluso aunque perdería una apuesta de 1000 dólares, dice que estaría entre los primeros en celebrarlo si el LHC revela partículas-s.

Los resultados de CMS y ATLAS están disponibles en arXiv.


Autor: Kate McAlpine
Fecha Original: 22 de febrero de 2011
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Comments (6)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Los físicos han analizado los primeros resultados sobre supersimetría en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y algunos sugieren que la teoría puede estar en problemas. Los datos procedentes de colisiones tanto en el experi…..

  2. [...] This post was mentioned on Twitter by Ciências Exactas, Jesus David , David Díaz Sesé, Anto, Ricardo Esquivel and others. Ricardo Esquivel said: RT @CienciaKanija: ¿Encontrará el LHC supersimetría? http://bit.ly/dVaHjv [...]

  3. pablo

    Bien, otra patada a la materia oscura, y una llamada de atención a los super-super teóricos y super cuerdistas: no se vayan por las ramas….

  4. [...]  ¿Encontrará el LHC supersimetría? de Ciencia [...]

  5. mario

    si desechamos a los supersimetricos y a las supercuerdas ¿que queda? NADA

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