Caza de agujeros negros microscópicos exprés
Entre 2016 y 2018, en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, los protones chocaron con una energía de 13 teraelectronvoltios, como si dos guisantes se aceleraran hasta velocidades en las que su impacto engendra un enjambre de nuevas partículas. Entre ese enjambre, los físicos buscaban a los invitados más exóticos: agujeros negros microscópicos, ovillos de cuerdas y esfalerones electrodébiles. Ninguno apareció, pero la búsqueda en sí fue la más minuciosa de la historia.
Para no perder ninguna señal, los investigadores aplicaron dos nuevos enfoques. El primer método se basa en la forma de la distribución de la suma de los momentos transversales de todas las partículas en un evento, que permanece invariable sin importar qué partículas hayan nacido. El segundo método clasifica los eventos según la cercanía de sus características, como se ordenan las fotografías por similitud, destacando colisiones inusuales. Esto permitió establecer que los agujeros negros más ligeros que 8,4–11,4 teraelectronvoltios (aproximadamente 9000 veces más pesados que un protón) no existen con una probabilidad del 95%. Y la fracción de interacciones quark-quark por encima del umbral del esfalerón electrodébil no supera el 0,0034.
Este resultado no decepciona, sino que precisa los límites de lo posible. Cada objeto no encontrado es un ladrillo en el muro que separa las leyes físicas comprobadas de las hipótesis audaces. El colisionador, como un tamiz gigante, criba la realidad, y lo que no atraviesa las mallas queda solo en la imaginación de los teóricos.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2604.10732
A search for microscopic black holes, string balls, and electroweak sphalerons using proton-proton collisions at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV recorded with the CMS detector at the CERN LHC during the 2016$$-$$2018 data taking, and corresponding to an integrated luminosity of 138 fb$$^{-1}$$, is presented. Two search strategies based on control samples in data are used. Model-independent limits on the cross section of physics phenomena with multiple energetic jets, leptons, and photons are set using a method that relies on the shape invariance of the scalar sum of the transverse momenta of all objects in the event. Model-dependent limits on black hole and sphaleron production are set using a newly introduced method that has been developed for the identification of collider events with distinct kinematic features by separating them into classes based on phase space proximity. In the context of models with large extra dimensions, semiclassical black holes and string balls with masses below 8.4$$-$$11.4 TeV and 9.0$$-$$10.7 TeV, respectively, are excluded at 95% confidence level, significantly extending the reach beyond previous searches. Results of a dedicated search for electroweak sphalerons are used to derive an upper limit of 0.0034 at 95% confidence level on the fraction of quark-quark interactions above the nominal sphaleron transition energy threshold of 9 TeV.
Un agujero negro microscópico, si naciera en el colisionador, se evaporaría en fracciones de segundo debido a la radiación de Hawking, antes incluso de tener tiempo de absorber un solo átomo del detector.
En la serie 'Stargate SG-1', los agujeros negros microscópicos se usaban como armas capaces de destruir un planeta entero; los físicos del LHC comprueban si tales objetos son posibles en principio.