Descubren el escurridizo Odderon, predicho por primera vez hace 50 años

Los científicos están celebrando el descubrimiento largamente buscado del odderon, un extraño fenómeno que aparece solo en raras ocasiones cuando los protones chocan a altas energías, como en el interior de los aceleradores de partículas.

Aunque se predijo por primera vez que existía el odderon a principios de la década de 1970, no fue hasta hace poco que los físicos finalmente recopilaron los datos que necesitaban en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN para confirmar un verdadero descubrimiento.

El descubrimiento contribuye a que los físicos comprendan cómo interactúa toda la materia del universo en los niveles más pequeños.

A diferencia del famoso bosón de Higgs, que se descubrió oficialmente en 2012, el odderon no es una partícula exactamente.

En cambio, es el nombre de un compuesto de tres gluones que se intercambia entre protones (o un protón y su gemelo de antimateria, el antiprotón) cuando chocan violentamente pero no se destruyen.

Los gluones son partículas subatómicas llamadas así porque “pegan” otras partículas llamadas quarks.

Los quarks son las cosas diminutas que forman las partículas más grandes como los protones y neutrones que forman los átomos que todos conocemos.

Los gluones son divertidos porque no les gusta estar solos; casi siempre se encuentran juntos.

Cuando es un grupo de gluones de número par (dos, cuatro, etc.), lo llamamos pomerón.

Cuando el número de gluones en el grupo es impar (tres, cinco, etc.), es un odderon.

El odderon, por razones misteriosas, rara vez se produce, y aunque han aparecido indicios de él a lo largo de las décadas, la evidencia nunca fue lo suficientemente fuerte como para decir que existió con certeza.

Pero la teoría generalmente aceptada de la física cuántica dice que los odderones deberían existir, por lo que los científicos han seguido buscándolos.

Un equipo internacional de físicos anunció a principios de este mes que sus datos alcanzaron un nivel de significación estadística conocido como “cinco sigma”, un umbral en el que la mayoría de los científicos están de acuerdo en que puede estar 99,999 +% seguro de que realmente hizo un descubrimiento.

Después de todo, no es como si los físicos pudieran simplemente mirar dentro de su colisionador de partículas y ver a un odderon sonriéndoles.

En cambio, tienen que pasar por cantidades asombrosas de datos registrados cuando los protones y antiprotones rebotan en las paredes de sus detectores.

Si colocas todos esos datos en CD y los apilas uno encima del otro, “cubrirás más que la distancia entre la Tierra y la Luna“, dijo Christophe Royon, profesor de física y astronomía en la Universidad de Kansas, que es parte del equipo detrás de la nueva investigación.

“Estás recopilando una gran cantidad de datos. Y luego tienes que hacer un análisis para identificar, entre todos estos datos, lo que te interesa”.

El lugar donde los protones y los antiprotones chocan contra el detector después de chocar entre sí les dice a los investigadores cómo interactuaron las partículas cuando chocaron.

Los físicos revisan los registros de millones y millones de estas colisiones, buscando suficientes puntos de datos correctos para poder decir con seguridad que lo que están viendo solo podría explicarse si existe el odderon.

Si mantuvieran esta investigación durante años y nunca encontraran evidencia del odderon, tendrían que volver a la mesa de dibujo y proponer una nueva teoría de cómo funciona el universo.

Afortunadamente, los investigadores pudieron recopilar sus resultados de los colisionadores de partículas antes de que la pandemia de covid-19 detuviera el trabajo en persona, y luego el análisis de datos se pudo realizar de forma remota.

Pero todavía no han podido celebrar juntos.

“Con la situación de Covid, es un poco complicado, todo el mundo trabaja desde casa y así sucesivamente“, dijo Royon en una videollamada.

“Pero cuando volvamos a la normalidad, creo que nos merecemos una fiesta“.

La investigación implicó una comparación cuidadosa de conjuntos de datos: uno creado hace una década en el experimento DØ ahora cerrado en Fermilab en Illinois y otros tomados en 2015, 2019 y 2020 (antes de bloqueos pandémicos) en el experimento TOTEM del Gran Colisionador de Hadrones.

El experimento de Fermilab colisionó protones y antiprotones, mientras que el trabajo del LHC observó cómo protones chocan contra protones.

Fue al comparar los datos de estos dos colisionadores diferentes que pudieron estar tan seguros de la existencia del odderon.

Aunque el equipo, que involucró a investigadores de países de todo el mundo, sospechaba que tenían algo grande el año pasado, no querían apresurar un anuncio.

Pidieron a investigadores independientes en el campo que verificaran su trabajo en busca de posibles sesgos o problemas antes de hacer público su artículo.

El artículo está ahora publicado como preimpresión por CERN y Fermilab y ha sido enviado a la revista Physical Review Letters.

“El odderon es una predicción sólida de la teoría de interacciones fuertes, hecha hace casi medio siglo“, dijo el físico Yuri Kovchegov de la Universidad Estatal de Ohio, que no participó en el nuevo trabajo.

“Al mismo tiempo, ha estado evitando la detección experimental durante décadas.

El nuevo resultado DØ y TOTEM, si se mantiene, es probable que indique que por fin se ha encontrado el odderon”.

Kovchegov dijo que el documento “parece ser la primera evidencia experimental sólida de la existencia del odderon“, aunque aún le gustaría ver más experimentos que confirmen el hallazgo.

Dijo que el próximo Electron-Ion Collider, un nuevo experimento importante que se construirá en Nueva York y que se abrirá a principios de la década de 2030, podría responder a las preguntas en curso sobre el odderon.

Royon está de acuerdo en que el trabajo de estudiar el odderon está lejos de terminar.

“No es algo que cerramos y decimos que estamos felices, terminados, hechos“, dijo.

“En física, cuando encuentras algo nuevo, normalmente es una puerta que abre dominios completamente nuevos“.

Fuente: Gizmodo