Lo invisible atrapado en la luz exprés

Original: "Missing-mass search in forward-proton-tagged dilepton events with the ATLAS detector"
· ATLAS Collaboration
arXiv:2603.20837 · 2026-03-21 · CC BY 4.0 · 2 min
Físicos del Gran Colisionador de Hadrones buscaron partículas que escapan de los detectores, pero dejan una huella en la energía de las colisiones.

En el Gran Colisionador de Hadrones, los protones chocan a casi la velocidad de la luz. A veces no se rompen, sino que intercambian fotones, las partículas de la luz. Estos fotones pueden crear un par: una partícula que el detector ve y otra que se escapa sin ser detectada. Este proceso es similar a un juego de billar donde, tras el golpe, una bola queda sobre la mesa y la otra desaparece en la tronera sin dejar rastro.

Los científicos de la colaboración ATLAS utilizaron detectores especiales que capturan los protones que rebotan tras la colisión. Con la energía de estos protones, reconstruyeron la energía total del par creado por los fotones. Luego restaron la energía de la partícula visible y obtuvieron la 'masa faltante': la masa de la partícula invisible. Es como pesar una caja de regalo sin abrirla: primero pesas toda la caja, luego restas el peso de la propia caja.

En 2017, el colisionador acumuló 14.7 femtobarnios inversos de datos, lo que equivale aproximadamente a 1.5 cuatrillones de colisiones de protones.

En el rango de masas de 100 a 900 gigaelectronvoltios (aproximadamente de 100 a 900 masas de protón), los físicos no observaron un exceso significativo sobre las predicciones del Modelo Estándar. Esto significa que las nuevas partículas, si existen, se producen con menos frecuencia de lo que se podría detectar en estos datos. Se establecieron límites superiores a la tasa de estos procesos, de 128 a 2.5 femtobarnios según el modelo.

La búsqueda fue independiente del modelo: no era necesario suponer de antemano qué partícula se escondía, bastaba con medir su masa.

Este método es como escuchar el silencio en una habitación donde se esperaba ruido. Si el silencio es demasiado puro, se puede decir cuán fuerte podría haber sido el sonido que no oímos. Ahora los físicos saben que en este rango de masas las partículas invisibles no se crean con demasiada frecuencia, y esto reduce el campo para futuras búsquedas.

La energía de las colisiones en el Gran Colisionador de Hadrones, de 13 teraelectronvoltios, es millones de veces mayor que la de las partículas del viento solar.

La idea de partículas invisibles que se llevan energía recuerda a las historias sobre materia oscura, que interactúa con nuestro mundo solo a través de la gravedad.

Científicos
Fritz ZwickyEmmy NoetherAlbert EinsteinHans BetheLise MeitnerMargaret Burbidge
Conceptos
experimento atlas rango de masas búsqueda de eventos raros colisión de protones búsqueda de partículas más allá del modelo estándar detector CMS colaboración cms búsqueda de materia oscura axiónica detección de materia oscura masa del protón detector BESIII decaimiento de partícula oculta detección de axiones energía de colisión Gran Colisionador de Hadrones xenonnt lz disprosio