En física de partículas, el hecho de que una partícula dada de corta vida se produzca en un conjunto de interacciones generalmente se infiere del hecho de que uno mira la dirección y la energía de esas partículas que salen de una interacción (o descomposición), en este caso un electrón y un positrón. A partir de la dirección y la energía de los productos de desintegración, se puede calcular la masa de una partícula (si hubiera una) que se descompuso en el electrón y el positrón. Del mismo modo, uno podría calcular la masa de un cohete de fuegos artificiales a partir de los escombros después de que explotó.
Parece que en el experimento en cuestión no había un dispositivo para medir la energía de los electrones y los positrones por separado, pero podían medir sus direcciones. Este es el gráfico relevante de su artículo de 2015:
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Por lo que entendí es esta la distribución del ángulo entre el electrón y el positrón. Las líneas continuas corresponden a lo que uno espera de un proceso conocido en el que el fotón en la desintegración gamma del núcleo materno de Berilio-8 es ‘virtual’ y se divide en un electrón y un positrón. Dado que el fotón tiene una masa nominal cero, se prefieren ángulos más pequeños entre el electrón y el positrón en lugar de ángulos más grandes (las curvas están en valores más altos en el lado izquierdo del gráfico en comparación con el lado derecho).
Ahora los símbolos con las barras horizontales cortas corresponden a los recuentos de desintegraciones en el experimento real. Notarás que para el conjunto de mediciones más bajo, parece haber más decaimientos que la predicción en la región alrededor de 140 grados.
Una de las (muchas) explicaciones posibles sería que a veces se produciría otra partícula (su estimación produce unos 17 megaelectronvoltios) además del fotón a partir de la desintegración gamma y se desintegraría en un electrón y un positrón. Con la misma energía, una partícula más pesada que se descompone en un par de partículas hijas da un ángulo mayor entre las partículas hijas en promedio en comparación con una partícula más ligera que se descompone en los mismos tipos de partículas hijas.
En un documento de respuesta, los autores someten una partícula tan hipotética a restricciones de otros experimentos. Encuentran que esta partícula (si existe) debe tener “acoplamientos milimergados a quarks y electrones arriba y abajo, y un acoplamiento de protones que se suprime en relación con los neutrones”.
Esto realmente se ajusta bastante bien a las propiedades de la materia oscura (al menos a primera vista): no se acopla / interactúa electromagnéticamente (o como mucho muy poco – ‘acoplamientos mili-cargados’), de lo contrario causaría la emisión de fotones y no ser ‘oscuro’ (los neutrinos cumplen el mismo criterio pero son demasiado claros para formar toda la materia oscura en el universo).
Si esta observación se debe realmente a una nueva partícula o a un efecto sistemático no explicado, permanece abierta por el momento. Personalmente, no me emociona antes de que otro experimento (como DarkLight en Jefferson Lab o LHCb en el LHC como se sugiere en el artículo) lo confirme con un método diferente.
