Los cientÃficos han llevado a cabo la primera ejecución completa de experimentos con colisiones de protones casi la velocidad de la luz. Cuando estas partÃculas sub-atómicas chocan en el núcleo del detector CMS, la energÃa resultante y las densidades son similares a los que estaban presentes en los primeros instantes del Universo, inmediatamente después del Big Bang hace unos 13,7 millones de años. Las condiciones únicas creadas por estas colisiones puede conducir a la producción de nuevas partÃculas que han existido en esos instantes tempranos y que han desaparecido desde entonces.
Los investigadores consideran que tales condiciones serán capaz de confirmar o descartar una de las teorÃas principales que podrÃa resolver muchas de las cuestiones pendientes de la fÃsica de partÃculas, conocida como supersimetrÃa (SUSY). Algunos esperan que tal teorÃa podrÃa ser una extensión válida para el modelo estándar de fÃsica de partÃculas, que describe las interacciones de las partÃculas subatómicas conocidas con precisión asombrosa, pero no tiene en cuenta la relatividad general, la materia oscura y energÃa oscura.
La materia oscura es una sustancia que no podemos detectar directamente, pero cuya presencia se infiere en la rotación de las galaxias. Los fÃsicos creen que constituye una cuarta parte de la masa del Universo, mientras que la materia ordinaria y visible sólo representa aproximadamente el 5% de la masa del Universo. Su composición es un misterio, dando lugar a posibilidades interesantes de la fÃsica hasta ahora no descubiertas.
El profesor Geoff Hall del Departamento de FÃsica del Imperial College de Londres, que trabaja en el experimento CMS, empresa: "Hemos hecho un importante avance en la búsqueda de materia oscura, aunque ningún descubrimiento ha sido hecho. Estos resultados llegaron más rápido de lo que esperábamos debido a que el LHC y CMS tuvo un mejor desempeño hace dos años, durante 2010 no tenÃamos esperanzas y ahora estamos muy optimistas sobre las perspectivas de supersimetrÃa en los próximos años".
La energÃa liberada en las colisiones protón-protón en el CMS se manifiesta en forma de partÃculas que vuelan en todas direcciones. La mayorÃa de las colisiones producen partÃculas conocidas, pero, en raras ocasiones, nuevas se pueden producir, como las previstas por SUSY - conocidas como partÃculas supersimétricas, o partÃculas-s. La más ligera partÃcula es un candidato natural de la materia oscura, ya que es estable y el CMS sólo "ve" estos objetos a través de la ausencia de señal en el detector, lo que lleva a un desequilibrio de la energÃa y el impulso.
Con el fin de buscar partÃculas-s, el CMS busca colisiones que producen dos o más 'jets o chorros de energÃa' de alta energÃa (racimos de partÃculas que viajan aproximadamente en la misma dirección) y la energÃa faltante importante.
El Dr. Oliver Buchmueller, también del Departamento de FÃsica del Imperial College de Londres, pero con sede en el CERN, explica: "Necesitamos una buena comprensión de las colisiones ordinarias para que podamos reconocer los inusuales cuando se produzcan. Tales colisiones son raras, pero pueden reproducirse por la fÃsica conocida. Examinamos unos 3 billones de colisiones protón-protón y encontramos 13 similares a SUSY, alrededor del número que se esperaba. Aunque no hay evidencia de partÃculas-s se encontró, esta medida limita el ámbito de la búsqueda de materia oscura de manera significativa".
Los fÃsicos están buscando ahora con interés los resultados de 2011 del LHC y CMS, que se espera aporte los datos que podrÃan confirmar supersimetrÃa como una explicación de la materia oscura.
El experimento CMS es uno de los dos experimentos de propósito general diseñado para recoger datos del LHC, junto con ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS). El Grupo de FÃsica de Alta EnergÃa de Imperial College ha jugado un papel importante en el diseño y la construcción de la CMS, y ahora muchos de los miembros están trabajando en la misión de encontrar nuevas partÃculas, incluyendo la partÃcula bosón de Higgs (si existe), y resolver algunos de los misterios de la naturaleza, por ejemplo, de dónde procede la masa, por qué no hay antimateria en nuestro universo y si hay más de tres dimensiones espaciales.
Referencia:
- Simon Levey, "Hunt for dark matter closes in at Large Hadron Collider", Imperial College London.
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