Encienden a máxima potencia el acelerador de partículas para lograr un hito histórico: encontrar la materia oscura supersimétrica

Durante las últimas semanas el CERN está inusualmente activo. Y no cabe duda de que para todos los que seguimos de cerca sus experimentos es una gran noticia. Hace apenas una semana os hablamos de su estrategia para ir más allá de los sólidos muros del modelo estándar en la búsqueda de la tan ansiada nueva física. Su herramienta más poderosa en este ámbito será el LHC de alta luminosidad (HL-LHC por su sigla en inglés), que presumiblemente estará listo a finales de esta década.

En cualquier caso, el auténtico protagonista en esta ocasión es el experimento ATLAS. Por supuesto, el LHC, el mayor acelerador de partículas que tiene el CERN, es un ingrediente esencial en la mayor parte de los proyectos que lleva a cabo esta organización, pero en lo que se refiere a la supersimetría el detector ATLAS se atreve a disputarle el protagonismo. Al fin y al cabo ha sido el responsable de recoger los datos que están invitando a los físicos a mirar hacia delante con optimismo.

La supersimetría es un modelo teórico de la física de partículas que propone la existencia de una partícula hipotética que está emparejada con cada una de las partículas fundamentales que conocemos. Persigue explicar la relación existente entre los bosones, que tienen un espín con valor entero, y los fermiones, que tienen un espín semientero. No obstante, es importante que no pasemos por alto que es, como he mencionado unas líneas más arriba, un marco teórico hipotético que, por tanto, todavía no ha sido observado en la naturaleza. Ni experimentalmente.

La supersimetría aspira a ir de la mano de la materia oscura y del problema de jerarquía

Antes de seguir adelante merece la pena que nos detengamos un momento para explicar de la forma más intuitiva posible qué es el espín. Se trata de una propiedad intrínseca de las partículas elementales, al igual que la carga eléctrica, derivada de su momento de rotación angular. La primera evidencia experimental que refrendaba su existencia llegó en 1922 gracias a los experimentos de los físicos alemanes Otto Stern y Walther Gerlach, aunque los científicos no empezaron a entender la naturaleza de esta importantísima propiedad de las partículas elementales hasta unos años más tarde.

 

 

El espín es un fenómeno cuántico, por lo que no es del todo correcto describirlo como un movimiento de rotación convencional en el espacio

La razón por la que no es fácil comprender con precisión qué es el espín se debe a que es un fenómeno cuántico, por lo que no es del todo correcto describirlo como un movimiento de rotación convencional en el espacio. Aun así, la descripción que os he propuesto en el párrafo anterior suele utilizarse con una finalidad didáctica debido a que nos ayuda a intuir sin demasiado esfuerzo de qué estamos hablando. En cualquier caso, la naturaleza cuántica de esta propiedad nos anticipa algo importante: medirlo es muy difícil.

Las aspiraciones de la supersimetría son muy elevadas. Los físicos que prevén la validez de este modelo esperan que resulte útil para entender cuál es la naturaleza de la materia oscura, por qué la masa del bosón de Higgs es extraordinariamente reducida o cuál es la relación que presumiblemente vincula a las fuerzas fundamentales presentes en la naturaleza. Estos dos últimos interrogantes quedan englobados en un ámbito de investigación conocido como problema de jerarquía en el que los resultados obtenidos experimentalmente no están alineados con los modelos teóricos.

Afortunadamente los físicos del CERN que están involucrados en el experimento ATLAS ya tienen resultados muy prometedores. Actualmente están utilizando algoritmos de filtrado muy avanzados y procedimientos de aprendizaje automático para analizar los datos de las colisiones entre protones que recogió este detector entre 2015 y 2018.

Confían en la capacidad de ATLAS a la hora de arrojar luz acerca de las partículas supersimétricas. Ojalá no se equivoquen. Quién sabe, quizá no tengamos que esperar mucho más tiempo para que los físicos de partículas confirmen que tienen en sus manos evidencias sólidas de la existencia de las partículas supersimétricas. De ser así uno de los principales enigmas de la física actual, la naturaleza de la materia oscura, podría quedar resuelto definitivamente.

.-