Física de Partículas, vacunas Astrazeneca y SputnikV. Francis Villatoro Naukas. 491. LFDLC

Hoy en la Fábrica de la Ciencia hemos entrevistado a Francis Villatoro para charlar de físicas de partículas y las vacunas Astrazeneca y SputnikV

TOTEM and DZero publican el descubrimiento del oddero
Los detectores principales del LHC están enfocados en las colisiones inelásticas de protones contra protones, es decir, entre los quarks, antiquarks y gluones que los constituyen. Las colisiones elásticas son menos interesantes, pero permiten observar estados gluónicos o glubolas, estados sin hipercarga de color formados por gluones de valencia, intercambiados entre los protones; en 1973 se teorizó la existencia de un estado con un número impar (odd) de gluones de valencia, bautizado odderon (oddball). Ya había indicios en 2018 de DZero (Tevatrón, Fermilab) y de TOTEM (LHC, CERN) a más de 3 sigmas (LCMF, 30 ene 2018). Ahora se publica que TOTEM alcanza 4.6 sigmas con colisiones a 13 TeV c.m., que combinados con DZero superan las 5.2 sigmas. El resultado es compatible con la observación de un odderon formado por tres gluones de valencia (en un «mar» con infinidad gluones y pares quark–antiquark virtuales). Todo hito que pasará a los libros de historia de la física como uno de los grandes descubrimientos del LHC.

Los estados gluónicos predichos por la QCD (Cromodinámica Cuántica) que se pueden observar en colisiones elásticas de hadrones se denominan reggeons (en honor a Tullio Regge); cuando su número de gluones de valencia es par se usa el término pomeron y cuando es impar odderon; se suele reservar el término «glubola» (glueball) cuando el número de gluones de valencia es tan grande que no se sabe si es par o impar. La primera observación del odderon, una «oddbola», se puede considerar la primera observación de una «glubola», un resultado mayor que brilla con luz propia entre las 60 nuevas partículas hadrónicas descubiertas por el LHC (que no son partículas fundamentales como el bosón de Higgs, pero que son nuevas partículas si el protón es una partícula).

La figura muestra los resultados de TOTEM (13 TeV) y DZero (1.96 TeV) para la dispersión elástica de protones y antiprotones en función del momento lineal en la dirección transversal, el llamado canal t. Los datos de TOTEM se han extrapolado hasta 1.96 TeV (pues la energía más baja usada en las colisiones del LHC ha sido de 2.76 TeV). La teoría predice que el odderon introduce un exceso (bump) precedido de un defecto (dip); en las colisiones protón-antiprotón de DZero (círculos azules) no se observa claramente esta característica, que brilla en todo su esplendor en las colisiones protón-protón de TOTEM (triángulos rojos). El defecto (dip) se ha observado a 3.4 sigmas. La interpretación de la curva completa, combinando datos de DZero y TOTEM permite obtener una evidencia superior a cinco sigmas (entre 5.2 y 5.7 sigmas según el modelo teórico).

El artículo es DZero and TOTEM Collaborations, «Comparison of pp and pbar{p} differential elastic cross sections and observation of the exchange of a colorless C-odd gluonic compound,» arXiv:2012.03981 [hep-ex] (07 Dec 2020); este resultado se anunció en Christophe Royon (On behalf of the D∅ and TOTEM Collaborations), «Odderon dicovery in D∅/TOTEM,» LHC Forward Physics Meeting, 5 Mar 2021 [indico]; más información divulgativa en Matthew Chalmers, «Odderon discovered,» CERN Courier, 09 Mar 2021.

En ciertos medios se han hecho eco del artículo teórico de físicos húngaros T. Csörgő, T. Novák, …, I. Szanyi, «Evidence of Odderon-exchange from scaling properties of elastic scattering at TeV energies,» The European Physical Journal C 81: 180 (26 Feb 2021), doi: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-021-08867-6, arXiv:1912.11968 [hep-ph] (27 Dec 2019). También recomiendo M. A. Braun, «The QCD odderon in elastic (anti)proton scattering,» The European Physical Journal C 81: 159 (16 Feb 2021), doi: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-021-08943-x, arXiv:2008.06231 [hep-ph] (14 Aug 2020), y, sobre los resultados de 2018, también Evgenij Martynov, Basarab Nicolescu, «Odderon effects in the differential cross-sections at Tevatron and LHC energies,» The European Physical Journal C 79: 461 (30 May 2019), doi: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-019-6954-6, arXiv:1808.08580 [hep-ph] (26 Aug 2018).

En este blog ya me hice eco de la observación a unas tres sigmas publicada en 2018 en «TOTEM observa un candidato a glubola formada por tres gluones», LCMF, 30 ene 2018.