Equipos del Tevatron no se ponen de acuerdo sobre la nueva física

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Artículo publicado por Eugene Samuel Reich el 10 de junio de 2011 en Nature News.

La búsqueda independiente falla al confirmar el anterior informe de unas novedosas partículas.

Grupos de investigación en el Tevatron, el colisionador de protones-antiprotones en el Fermilab en Batavia, Illinois, han alcanzado conclusiones radicalmente distintas sobre el posible avistamiento de nuevas partículas más allá de lo que se espera bajo el modelo estándar de la física de partículas.

Datos de CDF


En abril, los investigadores del experimento Detector del Colisionador en Fermilab (CDF) informaron de pruebas provisionales sobre unas partículas no predichas por el modelo estándar que habían aparecido en las colisiones y que produjeron un bosón W – una partícula de la fuerza nuclear débil – y chorros de otras partículas1. En mayo, publicaron datos que reforzaban el caso de las nuevas partículas2, y los teóricos han enviado al menos una docena de artículos al servidor de borradores de arXiv intentando explicarlas.

Pero hoy, investigadores del experimento independiente D0, también del Fermilab, anunciaron que sus datos no confirmar la señal. “El resultado no es bueno para CDF. No confirmamos la señal. Simplemente no vimos nada”, dice Dmitri Denisov, portavoz de D0, que publicó sus resultados on-line hoy3.

Comparaciones necesarias

El desacuerdo entre CDF y D0 es raro. Denisov estima que de los aproximadamente 500 artículos generados por los dos experimentos a lo largo de la última década, ha habido sólo dos o tres desacuerdos significativos. Como portavoz de D0, naturalmente tiene más confianza en su resultado, y sospecha que algo puede que haya ido mal en la forma en que CDF modela los eventos de fondo a partir de los que se extrae la señal.

Pero Rob Roser, portavoz de CDF, dice que la colaboración usó técnicas de vanguardia para su análisis y sostuvo una cuidadosa revisión, como cree que también hizo D0. El siguiente paso será que los dos equipos se sienten juntos para comparar los análisis del otro, gráfico a gráfico, comenta. “Éste es un problema complejo y necesitará algún tiempo para sacar algo de provecho”, añade.

Aunque el Tevatron tiene previsto su apagado en septiembre, el análisis de datos continuará, y Denisov dice que ya debería haber suficientes datos para resolver el conflicto comparando los análisis.

La anomalía vista por CDF fue un exceso en el número de eventos en los que las colisiones de protón-antiprotón producían un bosón W y dos chorros de otras partículas. El exceso, evidente como un abultamiento inesperado en el espectro de energía de los chorros (abultamiento azul en el gráfico), apunta a la producción de nuevas partículas, no predichas por el modelo estándar, que decaían para producir los chorros extra. El significado estadístico del exceso es de aproximadamente 4,1 sigma, muy cerca del 5 sigma necesario para afirmar un descubrimiento. El espectro de D0 en el mismo rango de energía no muestra el abultamiento, dice Denisov, que se corresponde con un resultado 4,3 sigma negativo.

Los equipos del Gran Colisionador de Hadrones del CERN, el laboratorio de física de partículas europeo cerca de Ginebra en Suiza, también han estado comprobando sus datos, y hasta el momento no han logrado ver nada que apoye los datos de CDF. Pero Guido Tonelli, el portavoz del experimento CMS del CERN, advierte que la cantidad de datos recopilados por el LHC es demasiado pequeña para que se pueda hacer una afirmación definitiva. “Queremos estar seguros de que será significativos”, dice. Espera que el CMS tenga suficientes datos para poner a prueba los datos de CDF para finales de junio, y se informará de los resultados en la conferencia de la Sociedad Física Europea de física de alta energía en Grenoble, Francia, a finales de julio.

Especulación teórica

Mientras tanto, el conflicto entre CDF y D0 es probable que dé dolores de cabeza a los teóricos, dice Pran Nath, físico teórico de partículas en la Universidad Northeastern en Boston, Massachusetts, quien ha propuesto una extensión del modelo estándar para explicar el resultado de CDF. “Si los experimentos son ambiguos, no podemos fiarnos de ellos”, señala. Nath añade que, si el resultado de CDF resulta ser incorrecto, quedará decepcionado. “Se podría decir que ha sido una pérdida de tiempo”.

Scott Thomas, físico teórico de partículas en la Universidad Rutgers en Piscataway, Nueva Jersey, dice que buscará de cerca en los resultados de D0. Ya ha revisado el análisis de CDF y piensa que el equipo hizo un trabajo cuidadoso. “Es una medida muy compleja, pero parece que hicieron todo lo que pudieron”, comenta.

Añade que incluso si el resultado de CDF resulta ser incorrecto, el trabajo teórico realizado para intentar explicarlo ha puesto de relevancia varias nuevas formas de poner a prueba la física más allá del modelo estándar en los datos de colisiones, lo cual podría ser útil en el LHC. “Aun así, habrá merecido la pena”, dice.

Por su parte, Denisov cree que es hora de dejar las especulaciones teóricas y dejar que los experimentos resuelvan sus diferencias. “No es razonable hablar ahora sobre la nueva física”, dice. “Es volver a la pizarra”.



Referencias:
1.- CDF Collaboration, Aaltonen, T. et al. http://arxiv.org/abs/1104.0699 (2011).
2.- Annovia, A. , Catastinib, P. , Cavalierec, V. & Ristorid, L. www-cdf.fnal.gov/physics/ewk/2011/wjj/7_3.html (2011).
3.- Abazov, V. M. et al. (D0 Collaboration) www-d0.fnal.gov/Run2Physics/WWW/results/final/HIGGS/H11B/H11B.pdf (2011).
Autor: Eugenie Samuel Reich
Fecha Original: 10 de junio de 2011
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