Observan un nuevo fenómeno en los choques de partículas del LHC

Científicos del experimento CMS, entre ellos varios del Instituto de Física de Cantabria, han detectado una correlación no prevista en colisiones protón-protón

Científicos que trabajan en el experimento internacional CMS, entre ellos varios pertenecientes al Instituto de Física de Cantabria (centro mixto Universidad de Cantabria-CSIC), han observado un fenómeno novedoso en determinadas colisiones que se producen en el gran acelerador de partículas LHC. Se trata de una correlación no prevista localizada en eventos en los que no se producen un gran número de partículas. Aunque aún es pronto para contar con una interpretación definitiva del descubrimiento, los investigadores aseguran que “representa la primera evidencia de un resultado novedoso”.

El IFCA es uno de los centros de investigación implicados en la colaboración internacional del experimento CMS, que es uno de los detectores con los que cuenta el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Esta instalación científica, que constituye el acelerador de partículas más grande del mundo, está situada en Ginebra dentro de las instalaciones del CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear.

El artículo “Observaciones de las correlaciones angulares de largo alcance en una región angular próxima en interacciones hadrónicas”, enviado a la publicación especializada “Journal of High Energy Physics”, presenta signos indicadores de un nuevo fenómeno en colisiones protón-protón. Un estudio de las colisiones protón-protón de “alta multiplicidad”, donde se producen alrededor de cien partículas o más, ha revelado indicios de que algunas partículas están de alguna manera “correlacionadas", asociadas conjuntamente a la hora en que fueron creadas en el punto de colisión.

RESULTADO NOVEDOSO
Este fenómeno no estaba previsto en este tipo de colisiones, producida a una energía de siete teraelectronvoltios (TeV), la más alta alcanzada hasta la fecha en un acelerador. La investigadora del IFCA Teresa Rodrigo, que presidirá el comité de la colaboración CMS a partir del próximo año, considera que “no es de extrañar que se observen efectos que pongan de manifiesto nuevas condiciones”, aunque “hay que explorar en todos sus aspectos con extrema rigurosidad”. Según los expertos, no se pueden hacer interpretaciones definitivas, aunque se trate de la primera evidencia de un resultado novedoso que arroja el LHC. El aumento de la intensidad de los haces del acelerador en los próximos meses va a proporcionar al menos cien veces más datos con los que estudiar el efecto con detalle y aclarar el mecanismo que subyace.

Rodrigo explicó que “el origen de estos efectos, en el marco de las teorías de interacción fuerte como la cromodinámica cuántica, requerirá todavía de estudios detallados con mas estadística, que esperamos poder seguir acumulando gracias al hasta ahora buen funcionamiento del LHC”. La interacción fuerte es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, responsable de mantener unidos al protón y al electrón en el núcleo del átomo.

Los investigadores consideraron natural la búsqueda de las correlaciones en las colisiones protón-protón de alta multiplicidad en el LHC, ya que las densidades de partículas creadas en el acelerador comienzan a acercarse a las de las colisiones de alta energía de núcleos como el cobre, donde se han visto efectos similares. En el análisis presentado en el estudio, se seleccionaron todos los pares de partículas cargadas en una colisión y se midieron las diferencias en las direcciones de ambas. Los resultados evidenciaron que, en algunos pares, las partículas se alejan unas de otras a velocidades cercanas a las de la luz, pero orientadas a lo largo del mismo ángulo, como si de alguna manera hubieran estado asociadas cuando fueron creadas en el punto de colisión.

En el experimento CMS participan un total de 88 investigadores españoles. El IFCA se ha encargado del diseño del sistema de alineamiento y de la electrónica asociada de CMS, donde también colaboran la Universidad de Oviedo, la Universidad Autónoma de Madrid y el CIEMAT.

 

Nuevo fenómeno en el CMS.

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