El detector CMS del LHC ha observado un suceso candidato a par electrón-positrón con una masa invariante récord, casi 3 TeV. El modelo estándar predice este tipo de sucesos con muy baja probabilidad (se estiman 0,002 sucesos con una energía M(ee) > 2,5 TeV en los ~ 100 /pb de colisiones protón contra protón a 13 TeV en el LHC Run 2 que han sido analizadas).
Por supuesto, un suceso candidato es solo eso, un único suceso candidato.
Si no se observan más y si no se observan también en ATLAS, el otro gran detector del LHC, todo se quedará en nada. Bueno, en nada no, nos quedará un bello suceso para el recuerdo.
Este espectacular suceso fue observado el sábado 22 de agosto. Pero, como es obvio, con un solo suceso no se puede hacer estadística. Más información técnica en CMS Collaboration, “Event Display of a Candidate Electron-Positron Pair with an Invariant Mass of 2.9 TeV,” CMS DP -2015/039, 30 Aug 2015; se han hecho eco muchos blogs, como Tommaso Dorigo, “A 3 TeV Dielectron Event By CMS !,” AQDS, 03 Sep 2015; Luboš Motl, “CMS: a 2.9TeV electron-positron pair resonance,” TRF, 03 Sep 2015; y muchos más.
Supongamos que este suceso fuera el primero de toda una serie de sucesos que observarán en los próximos meses.
¿Qué puede ser este suceso?
Lo más razonable es que su origen fuese una nueva partícula similar al bosón vectorial Z, un bosón Z′. Casi todas las teorías de gran unificación (GUT) predicen la existencia de nuevas simetrías U(1) en el modelo estándar; por ejemplo, la teoría de cuerdas prefiere una GUT E6 que se rompe a baja energía en el producto de grupos gauge SU(3)×SU(2)×U(1)×U(1).
El bosón vectorial neutro asociado a dicha simetría U(1) se suele llamar Z′ y ha sido descartado en las colisiones del LHC Run 1 con una masa menor de 1,8 TeV. Por tanto, no se descarta su existencia con una masa de casi 3,0 TeV.
El análisis cinemático de este suceso indica que tiene una masa invariante de 2,9 TeV. Esta es la masa que tendría una partícula que en reposo se hubiera desintegrado en los doselectrones (no sabemos cuál es el electrón y cuál es el positrón) que se han detectado en los calorímetros electromagnéticos de CMS. La energía de los dos electrones (1,28 y 1,26 TeV) es muy similar lo que sugiere un origen común. Todo en este suceso es muy sugerente, de ahí su belleza.
Ahora mismo CMS ha acumulado unos 200 /pb de datos.
Como dice Dorigo, bajo la hipótesis de que no es un suceso espurio, o hemos tenido mucha suerte, o pronto habrá noticias de nuevos sucesos similares.
Por supuesto, Motl interpreta este suceso como una primera señal de la validez de la teoría de cuerdas; de hecho, ya ve señales de un bosón W′ a 2,1 TeV, un Z′ a 2,9 TeV y un segundo Higgs a 5,2 TeV (“Signals at 2,3,5TeV as the new W′, Z′, Higgs’ bosons,” TRF, 05 Sep 2015).
En mi opinión, tanto Dorigo como Motl son muy optimistas. En el LHC Run 2 serán habituales este tipo de sucesos “únicos” que cual rara avis no se repetirán. Ya pasaba con el Tevatrón y pasará mucho más con el LHC conforme vaya envejeciendo. Las falsas alarmas son el día a día en física de partículas (y en general en big science).
Por supuesto, espero equivocarme.
