Un nuevo e inesperado bosón ligero

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Artículo publicado por Chris Austin el 21 de agosto de 2012 en Science 2.0

En un artículo publicado en arXiv, siete físicos han informado de la observación de un nuevo e inesperado bosón ligero, conocido como E(38), en el acelerado de partículas superconductor Nuclotron del Joint Institute for Nuclear Research en Dubna, cerca de Moscú. Un bosón es una partícula cuya función de onda vuelve a su valor original cuando se rota 360°, y las actuales partículas elementales que son bosones comprenden al fotón; los gluones, que unen los quarks y otros gluones para formar protones, neutrones y núcleos atómicos; los bosones vector W y Z que transmiten la fuerza nuclear débil; el recientemente descubierto candidato a bosón de Higgs; y el gravitón. Las funciones de onda del resto de partículas elementales conocidas vuelven a su valor original multiplicado por -1 cuando se rotan 360°, y solo vuelven a su valor original cuando se rotan 720°.

Al contrario que el candidato a bosón de Higgs recientemente descubierto en el CERN, cuya masa es de aproximadamente 125 GeV o 133 veces la masas del protón, y aproximadamente igual a la masa de un núcleo de cesio que contiene 55 protones y 78 neutrones, la masa del nuevo bosón E(38) es de apenas 38 MeV o 0,038 GeV, menos de un tercio de la masa del pión, que se forma a partir de un quark y un artiquark unidos por gluones, y es la partícula de interacción fuerte más ligera. El bosón E(38) no se predice en el Modelo Estándar de interacciones electrodébiles y fuertes, y de confirmarse las observaciones, será el primer descubrimiento de una partículas elemental no predicha por el Modelo Estándar, desde que se estableció el mismo en la década de 1970. El bosón E(38) no puede, sin embargo, ser el constituyente de la desconocida materia oscura que forma el 83% de la masa de la materia en el universo, debido a que no es de vida larga.

La existencia del bosón E(38) se defendió inicialmente por parte de Eef Van Beveren y George Rupp, que afirmaron en un artículo publicado en febrero de este año, haber descubierto pruebas de la partícula en datos de la Colaboración CMD-2 Detector en el Colisionador VEPP-2M del Budker Institute of Nuclear Physics en Novosibirsk, la Colaboración CDF en el Tevatron del Fermilab, la Colaboración BABAR del Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), la Colaboración CB-ELSA del experimento Crystal Barrel en Bonn, y la Colaboración COMPASS de la instalación del acelerador Super Proton Synchrotron (SPS) en el CERN. Sin embargo la Colaboración COMPASS cuestionó la interpretación de van Beveren y Rupp de sus datos, a lo cual replicaron a su vez van Beveren y Rupp.

Los nuevos resultados procedentes del Nuclotron de Dubna encontraron pruebas del bosón E(38) en tres procesos distintos: dispersión de un haz de deuterones con una energía por nucleón de 2,0 GeV sobre un objetivo de carbono, dispersando un haz de deuterones con 3,0 GeV de energía por nucleón sobre un objetivo de cobre, y un haz de protones con 4,6 GeV de energía por protón sobre un objetivo de carbono. En cada caso, las pruebas del bosón E(38) fue un pequeño exceso sobre el ruido de fondo, con un pico en aproximadamente 38 MeV, en la distribución de la masa invariante de los pares de fotones producidos en la reacción. El exceso normalmente está solo entre un 10 y un 15 por ciento por encima del ruido de fondo en su máximo y, por tanto, es sensible a errores en el modelado del fondo, como es el caso de la mayor parte de búsquedas de una nueva física en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

Como ha señalado George Rupp en un comentario más abajo, la significación estadística de la observación de Dubna es de entre 5 y 6 sigma para cada proceso.

Barry Adams y Tommaso Dorigo también han escrito sobre E(38) en Science 2.0, y Luboš Motl en su propio blog.


Autor: Chris Austin
Fecha Original: 21 de agosto de 2012
Enlace Original

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