En el instituto húngaro de investigación nuclear ATOMKI, los físicos notaron algo extraño: en las desintegraciones de núcleos atómicos excitados, a veces se producen pares de electrones y positrones que se separan con un ángulo inusual. Como si entre ellos se escondiera una partícula mediadora invisible que aparece y desaparece por un instante. Este indicio se denominó anomalía ATOMKI, y a la partícula hipotética se la llamó bosón X(17), porque su masa es de unos 17 megaelectronvoltios (aproximadamente 34 veces más pesada que el electrón).
Para comprobar si tal partícula puede existir y cómo interactúa con los electrones, los autores del nuevo trabajo recopilaron datos de muchos experimentos diferentes: desde mediciones de altísima precisión de las propiedades magnéticas del electrón hasta experimentos en aceleradores donde haces de partículas impactan contra blancos. Derivaron límites a la fuerza de interacción del X(17) con los electrones. Resultó que muchas variantes —por ejemplo, la escalar o la pseudoescalar (cuando la partícula no tiene espín)— son incompatibles con las observaciones debido a la conservación de la paridad. La variante axial-vectorial pura (espín 1, pero con un comportamiento especial bajo reflexión especular) queda excluida con una confianza del 98%.
Este resultado no demuestra la existencia del X(17), pero establece un marco claro para futuras búsquedas. Si la partícula existe, debe ser vectorial e interactuar con los electrones de una manera estrictamente definida. Ahora los experimentalistas saben qué buscar y pueden ajustar sus detectores a la señal adecuada.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2601.08567
The Atomki anomaly puts forward the hypothesis of an $$X(17)$$ particle to explain its observation. Utilizing experimental results from the Atomki experiments, measurements of the electron's anomalous magnetic moment, beam dump experiments, the KLOE-2 experiment, the PADME experiment, and the parity-violating M{\o}ller scattering experiment, we derive constraints on the $$Xee$$ coupling of the $$X(17)$$ boson to electrons. It is found that the scalar and pseudoscalar models can be excluded by Atomki experiments due to the parity conservation, and the pure axial-vector model is excluded at 98\% C.L. Meanwhile, the analyses in both pure vector and the vector $$\pm$$ axial-vector models consistently show that the $$Xee$$ coupling is of the vector type and has an almost fixed value, $$\left(6.78 \pm 0.042\right) \times 10^{-4} \lesssim |\varepsilon_e^v| \lesssim \left(6.93 \pm 1.66\right) \times 10^{-4}$$ in unit of electric charge $$e$$.
La masa de 17 MeV es aproximadamente 34 veces la masa del electrón, pero miles de veces menor que la masa del protón. Una partícula tan ligera podría producirse en transiciones nucleares, como en los experimentos de ATOMKI.
La idea de una partícula mediadora de masa pequeña y acoplamiento débil recuerda a los 'fotones oscuros' de la ciencia ficción: portadores invisibles de nuevas fuerzas que podrían explicar la materia oscura.