Buscan fotones oscuros en el gran colisionador de hadrones

Estas partículas hipotéticas podrían ofrecer una visión de la física más allá del modelo estándar.

Centíficos que trabajan en el experimento Compact Muon Solenoid (CMS) del CERN han publicado los últimos datos en su búsqueda de una partícula exótica de larga vida conocida como fotón oscuro.

Los fotones oscuros (también llamados fotones ocultos) se diferencian de los fotones normales (partículas de luz) en que se cree que tienen masa, lo que los convierte en los principales candidatos para explicar la materia oscura.

Materia oscura es el término general para describir cosas aparentemente invisibles en el espacio que sólo han sido observadas a través de sus efectos gravitacionales, pero nunca han sido detectadas directamente y nadie está seguro de qué es en realidad.

Los físicos de CMS están intentando cambiar eso.

Al igual que las partículas producidas en otros experimentos en el CERN, los fotones oscuros hipotéticos se producirían por la desintegración de otra partícula: el bosón de Higgs, propuesto en la década de 1960 y observado en 2012.

Se cree que los bosones de Higgs se desintegran en fotones oscuros, que luego se descompondría en muones desplazados.

La Colaboración CMS está trabajando para limitar los parámetros en los que se produciría ese proceso.

El Gran Colisionador de Hadrones del CERN comenzó su tercera ejecución en julio de 2022, con una mayor capacidad de colisiones de partículas que en sus ejecuciones anteriores.

Esto significa que el algoritmo (o “disparador“) del experimento CMS que detecta colisiones interesantes tiene más eventos que examinar y, por lo tanto, más oportunidades para detectar muones desplazados que resultaron de fotones oscuros.

“Realmente hemos mejorado nuestra capacidad de activar muones desplazados“, dijo Juliette Alimena del experimento CMS en un comunicado.

“Esto nos permite recopilar muchos más eventos que antes con muones que se desplazan desde el punto de colisión a distancias que van desde unos pocos cientos de micrómetros hasta varios metros.

Gracias a estas mejoras, si existen fotones oscuros, ahora es mucho más probable que CMS los encuentre”.

Los fotones oscuros se consideran de larga vida, según los estándares de partículas: existen durante una décima de milmillonésima de segundo.

A pesar de su longevidad, son difíciles de detectar, razón por la cual nadie lo ha hecho todavía.

De hecho, la búsqueda de fotones oscuros lleva años.

“Las búsquedas de fotones oscuros son al mismo tiempo sencillas y desafiantes”, dijo el físico James Beacham.

“Sencillas porque el concepto es lo suficientemente general y simple como para que diseñar búsquedas experimentales sea bastante fácil, pero desafiante porque realmente no tenemos idea de en qué parte del espacio de parámetros el fotón oscuro podría vivir”.

Algunos científicos buscan materia oscura utilizando pequeños espejos, mientras que otros intentan sintonizar su frecuencia con una “radio de materia oscura“.

En CMS, los físicos están tratando de detectar las partículas a medida que se desintegran en pares de muones.

Para impulsar la CMS, pronto se actualizará el Gran Colisionador de Hadrones.

El próximo LHC de Alta Luminosidad aumentará la luminosidad de la instalación en un factor de 10 y aumentará en un orden de magnitud el número de bosones de Higgs que los físicos deben estudiar.

Se espera que el HL-LHC esté listo para funcionar en 2029. Mientras tanto, el Run 3 del LHC continuará hasta 2026.

Los datos del colisionador siguen arrojando nuevas partículas subatómicas para interrogar, pero algunas (las presuntas responsables de la materia oscura del universo) siguen siendo difíciles de alcanzar. Por ahora.

Fuente: Gizmodo