Con respecto a la pregunta, “¿se busca alguna partícula específica”, respondería “no” con muchas advertencias (por supuesto que hay advertencias, ¡soy un físico!). Las otras respuestas sobre este tema abordan, muy correctamente, partículas supersimétricas y gravitones. Sin embargo, estos no están en el mismo molde que cuando buscábamos el Higgs. En primer lugar, el Higgs resolvió un problema muy fundamental relacionado con la ruptura de la simetría de electroválvula (referencia súper antigua, pero solo para dar una idea de cuánto tiempo han estado buscando estos aceleradores grandes https://www.fnal.gov/pub/fermine…) . Este es un fenómeno conocido por existir, y con límites muy limitados de cómo podría suceder. Efectivamente, otras teorías resolvieron este problema, pero no con tanta elegancia como el mecanismo de Higgs, y no con las limitaciones experimentales en la masa de Higgs que lo convirtieron en un objetivo principal para buscar. Aquí hay una trama justo al final de la búsqueda de Higgs, básicamente las dos barras grises muestran los rangos que el Higgs podría existir (de otras restricciones) y los círculos naranja y verde eran donde no podíamos excluir el Higgs. Alerta de spoiler: el Higgs tiene razón sobre 125 GeV.
La supersimetría (Supersimetría | CERN es) es una teoría muy satisfactoria intelectualmente. Darle a una partícula de espín entero un compañero compuesto no entero funciona matemáticamente.
- Si toda la materia se comprime infinitamente en un agujero negro, entonces, ¿cómo mantienen su órbita los electrones, neutrones y protones?
- Si los fotones no tienen masa, ¿eso significa que no tienen energía cinética?
- ¿Es teóricamente posible producir un clon antimateria de usted mismo?
- Exceso de materia sobre antimateria: cuando los científicos descubren una nueva partícula, ¿cómo saben si es una materia o una partícula antimateria?
- ¿Por qué se conserva la extrañeza solo en interacciones de partículas fuertes?
También proporciona un camino para unificar todas las fuerzas y resuelve otros problemas en física. Sin embargo, la teoría tiene muchos parámetros que se pueden ajustar, y, de hecho, cuando estos parámetros no son suficientes, se pueden ajustar más parámetros, de modo que el universo de partículas que se pueden encontrar eliminan la búsqueda de una partícula específica. Efectivamente, girando esas barras grises en la primera trama infinitamente grande.
El gravitón también es un caso muy interesante. Con el descubrimiento de las ondas gravitacionales, todo apunta a un componente de partículas. Sin embargo, el LHC no es un buen lugar para buscar directamente el Graviton en el que estamos pensando. Este es un ejemplo de análisis, pero puedo decir con confianza que el LHC está a muchos órdenes de magnitud de ser sensible a un gravitón. PhysicsResultsEXO12045 <CMSPublic <TWiki
Creo que esto trae a colación el punto que algunas otras respuestas han abordado. Hay dos tipos de búsquedas. Directa e indirecta . Directamente significa que estoy buscando los productos de descomposición de la partícula que estoy buscando. Por ejemplo, en la búsqueda de Higgs, buscaron el Higgs directamente en descomposición en dos fotones. Reconstruimos la masa invariante de los fotones y esperamos ver un ligero exceso sobre el fondo en un rango de masa de partículas. Y lo hicimos! Boom, bosón de Higgs. Aquí hay un muy buen gif de la búsqueda directa de Higgs a dos fotones de ATLAS:
Aquí hay una búsqueda directa del Higgs a cuatro leptones de CMS (el canal dorado donde se descubrió el Higgs)
Estas búsquedas directas de nuevas partículas se llevan a cabo en el CERN, pero quizás las búsquedas más pertinentes se realizan indirectamente. Una búsqueda indirecta es un fenómeno puramente cuántico mecánico. Como tal, es realmente difícil de describir, pero déjame intentarlo y pedir perdón por imprecisiones. Cuando dos partículas interactúan, o una sola partícula decae, puede hacerlo a través de cualquier canal posible. Incluso si eso significa que las partículas de menor masa “se descomponen” en una partícula de mayor masa (lo hace prácticamente, lo que significa que realmente no lo hace). Esto está relacionado con el túnel en que una partícula puede atravesar una pared debido a sus fluctuaciones cuánticas. Como un mal ejemplo, a continuación he puesto dos formas en que un Higgs puede decaer. En la situación superior, el Higgs va a dos cimas, en la parte inferior, va a las parejas súper simétricas de la parte superior (llamado s-top o stop)
Entonces, una búsqueda indirecta es una búsqueda en la que sabemos con qué frecuencia ocurre el proceso principal. Entonces, si es más bajo de lo que esperamos, el proceso más bajo (o algo más) está sucediendo. . Actualmente, en el CERN, no hay indicios de que existan estas discrepancias, por lo que, en nuestro ejemplo, necesitamos medir mejor la descomposición (proceso superior).
El LHC ya no es solo una máquina de descubrimiento directo (inmho). Lo hizo con el Higgs, y fue un logro increíble. Sin embargo, ahora está produciendo los mejores quarks a un ritmo sin precedentes. Los quarks superiores son las partículas más pesadas que tenemos y, por lo tanto, creemos que tienen una visión particular de las partículas de mayor masa que puedan existir. Esto se debe a que suponemos que las partículas de mayor masa interactúan más con las partículas de mayor masa. Con mediciones de precisión de las interacciones de quark top podemos, con suerte en el futuro, guiar dónde hacer búsquedas directas, o al menos restringir las teorías que son aceptables.
