Buscando lo invisible en los colisionadores

No tenemos ni idea de qué es la materia oscura. La mayoría de los intentos para desvelar el misterio implican intentar detectar directamente las partículas primordiales de materia oscura a medida que fluyen por la Tierra. Pero es, en principio, posible producir partículas de materia oscura en colisionadores. Hasta ahora, los límites de la detección directa han sido sido tan fuertes como dichas búsquedas con los colisionadores. Ahora, el consorcio ATLAS del LHC ha comunicado que ha usado la ausencia de cierto de tal producción de colisiones para situar restricciones aún más fuertes en algunos de los modelos de materia oscura.

Si la materia oscura consiste en partículas masivas interactuando debílmente(WIMPs), las cuales se acoplan a protones y neutrones, entonces estas partículas tienen alguna oportunidad de dispersarse fuera del núcleo hacia uno de los muchos detectores de materia oscura bajo tierra. Los núcleos están hechos de protones y neutrones, los cuales a si vez están hechos de quarks. Piensa en el proceso en que las WIMP + quark se convierten en WIMP + quark′. La teoría de campos cuánticos dice que hay entonces alguna probabilidad de amplitud para el proceso relacionado, quark + quark′ se comvierte en WIMP + WIMP, un proceso que podría tener lugar en un colisionador. Pero el par de WIMPs se alejaría volando invisible, así pues ¿cómo podemos detectar el proceso?.

La teoría de campos cuánticos afirma también que en una fracción específica de eventos, uno de los quarks radiará un bosón W o Z antes de ser aniquilado por otro quark, y se convertirá en una pareja de WIMPs. Así pues ATLAS busca eventos con monochorros en un bosón W o Z descomponiéndose hadrónicamente y nada más. Los datos están de acuerdo con los efectos de fondo del modelo estándar, sin señales de WIMPs. ATLAS usa el resultado para situar límites en ciertos modelos de WIMP con interacciones dependientes del espin, las cuales son más restrictivas que dichos límites para todos los experimentos de detección directa existentes. Direct detection experiments still place stronger constraints on spin-independent interactions. En consecuencia, los colisionadores son una potente herramienta complementaria para detectar directamente en la contínua búsqueda de materia oscura.

Via Physics.aps