El destructor de átomos más grande del mundo podría estar perdiendo su materia oscura. Pero los físicos están obteniendo una imagen más clara de cómo podría ser esa materia oscura perdida, incluso si existe.
ATLAS, el detector de partículas muy grandes en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) con sede en Ginebra, es mejor conocido por descubrir el bosón de Higgs en 2012. Ahora se ha dedicado a la búsqueda de partículas aún más exóticas, incluidas las teóricas "supersimétricas". "partículas, o partículas asociadas a todas las partículas conocidas en el universo.
Si la supersimetría es real, algunas de esas partículas podrían explicar la materia oscura invisible que se extiende por nuestro universo. Ahora, un par de resultados presentados en una conferencia centrada en ATLAS en marzo ha ofrecido la descripción más precisa hasta el momento de cómo deberían ser esas partículas hipotéticas.
Materia invisible
Retrocedamos
La materia oscura es el material invisible que puede formar la mayor parte del universo. Hay varias razones para sospechar que existe, a pesar de que nadie puede verlo. Pero aquí está la más obvia: existen galaxias.
Al observar nuestro universo, los investigadores pueden ver que las galaxias no parecen lo suficientemente masivas como para unirse con la gravedad de sus estrellas visibles y otra materia ordinaria. Si todo lo que pudiéramos ver fuera todo lo que hay, esas galaxias se separarían. Eso sugiere que algo de materia oscura invisible se agrupa en galaxias y las mantiene unidas con su gravedad.
Pero ninguna de las partículas conocidas puede explicar la red cósmica de las galaxias. Entonces, la mayoría de los físicos asumen que hay algo más allá afuera, algún tipo de partícula (o partículas) que nunca hemos visto, que está formando toda esa materia oscura.
Los físicos experimentales han construido muchos detectores para cazarlos.
Estos experimentos funcionan de diferentes maneras, pero en esencia, muchos equivalen a poner una gran cantidad de cosas en una habitación muy oscura y observarla con mucho cuidado. Finalmente, según la teoría, alguna partícula de materia oscura golpeará la gran cantidad de cosas y hará que brille. Y dependiendo de la naturaleza de las cosas y el brillo, los físicos aprenderán cómo era la partícula de materia oscura.
ATLAS está adoptando el enfoque opuesto, buscando partículas de materia oscura en uno de los lugares más brillantes de la Tierra. El LHC es una máquina muy grande que rompe partículas juntas a velocidades increíblemente altas. Dentro de sus millas de tubos hay una especie de explosión continua de nuevas partículas formadas en esas colisiones. Cuando ATLAS descubrió el bosón de Higgs, lo que vio fue un montón de bosones de Higgs que en realidad fueron creados por el LHC.
Algunos teóricos piensan que el LHC también podría estar creando tipos específicos de partículas de materia oscura: socios supersimétricos de partículas conocidas. La palabra "supersimetría" se refiere a una teoría de que muchas de las partículas conocidas en física tienen "socios" sin descubrir que son mucho más difíciles de detectar. Esta teoría no ha sido probada, pero si fuera verdad, simplificaría muchas de las ecuaciones desordenadas que actualmente gobiernan la física de partículas.
También es posible que las partículas supersimétricas con las propiedades correctas puedan explicar parte o la totalidad de la materia oscura que falta en el universo. Y si se fabrican en el LHC, ATLAS debería poder probarlo.
La búsqueda de partículas supersimétricas.
Pero hay un problema. Los físicos están cada vez más convencidos de que si esas partículas supersimétricas se están formando en el LHC, están volando fuera del detector antes de descomponerse. Eso es un problema, como Live Science ha informado anteriormente, porque ATLAS no detecta directamente las partículas supersimétricas exóticas, sino que ve las partículas más comunes a las que las partículas supersimétricas se transforman después de que se descomponen ... Si las partículas supersimétricas salen del LHC antes de descomponerse, sin embargo, entonces ATLAS no puede ver esa firma, por lo que sus investigadores idearon una alternativa creativa: la caza, usando estadísticas de millones de colisiones de partículas en el LHC, como evidencia de que falta algo más.
"Su presencia solo se puede inferir a través de la magnitud del impulso transversal perdido de la colisión", dijeron los investigadores en un comunicado.
Sin embargo, medir con precisión el impulso perdido es una tarea difícil.
"En el entorno denso de numerosas colisiones superpuestas generadas por el LHC, puede ser difícil separar el impulso genuino del falso", dijeron los investigadores ...
Hasta ahora, esa caza no ha resultado nada. Pero esa es información útil. Cada vez que falla un experimento particular de materia oscura, proporciona a los investigadores información sobre cómo no se ve la materia oscura. Los físicos llaman a este proceso de reducción "restringir" la materia oscura.
Esos dos resultados de marzo, basados en esa búsqueda estadística de falta de impulso, muestran que si existen ciertos candidatos de materia oscura supersimétrica (llamados charginos, sleptons y quarks de fondo supersimétricos), deben tener características particulares que ATLAS aún no ha descartado.
Si los modelos actuales de supersimetría son correctos, un par de charginos debe ser al menos 447 veces la masa de un protón, y un par de sleptones debe ser al menos 746 veces la masa de un protón.
Del mismo modo, según los modelos actuales, el quark de fondo supersimétrico tendría que ser al menos 1.545 veces la masa de un protón.
ATLAS ya ha terminado de buscar charginos, sleptones y quarks de fondo más livianos. Y los investigadores dijeron que están 95% seguros de que no existen.
En algunos aspectos, la búsqueda de materia oscura parece producir constantemente resultados nulos, lo que puede ser decepcionante. Pero estos físicos siguen siendo optimistas.
Estos resultados, dijeron en un comunicado, "imponen fuertes restricciones a los escenarios supersimétricos importantes, que guiarán las futuras búsquedas de ATLAS".
Como resultado, ATLAS ahora tiene un nuevo método para buscar materia oscura y supersimetría. Simplemente no se ha encontrado ninguna materia oscura o supersimetría todavía.
