Los aceleradores de partículas son dispositivos poderosos que utilizan campos electromagnéticos para impulsar partículas cargadas como electrones o protones a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. luego aplastarlos de frente. Lo que sucede en un abrir y cerrar de ojos durante estas colisiones de alta velocidad puede decirnos algunos de los secretos fundamentales de la naturaleza.

En un nuevo artículo de la edición del 1 de junio de la revista Cartas de revisión física , Bhupal Dev, profesor asistente de física en Artes y Ciencias en la Universidad de Washington en St. Louis, describe cómo los aceleradores del futuro podrían chocar con partículas cargadas de una nueva forma para arrojar luz sobre su comportamiento.

Teóricos como Dev están trabajando para delinear las grandes ideas que darán forma al enfoque experimental para los colisionadores de próxima generación, como el Colisionador Lineal Internacional, para ser construido en Japón, o el Colisionador Circular de Electrones y Positrones, propuesto en China.

Dev, quien escribió el artículo con el becario postdoctoral Yongchao Zhang de la Universidad de Washington y Rabi Mohapatra de la Universidad de Maryland, busca una señal clara de algo más allá del modelo estándar de física de partículas.

"Existe una fuerte evidencia experimental de que de hecho hay algo de física nueva al acecho en el sector de los leptones, "Dijo Dev.

Él y sus colaboradores creen que un nuevo colisionador construido para chocar como un punto, partículas cargadas llamadas leptones, que no tienen estructura interna, es la mejor apuesta para encontrar esta nueva física.

Este enfoque es diferente del empleado en el acelerador de partículas más famoso de la actualidad:el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Construido por la Organización Europea para la Investigación Nuclear, o CERN, los investigadores utilizaron el LHC para descubrir el bosón de Higgs, la partícula que supuestamente da masa a todas las partículas elementales.

Pero hay preguntas profundas para las que el LHC no está idealmente preparado para responder.

El nuevo trabajo de Dev sobre colisionadores de leptones fue motivado inicialmente por el fenómeno de las oscilaciones de neutrinos. Los neutrinos son la contraparte eléctricamente neutra de los leptones cargados, y se ha observado que cambian de una especie a otra de forma mecánica cuántica. Esto sugiere una pequeña, pero distinto de cero, masa de neutrinos.

"Desde que observamos directamente las oscilaciones de neutrinos, Los investigadores han estado tratando de ver el efecto equivalente en los hermanos cargados de neutrinos, como los muones que se transforman en electrones, "Dijo Dev.

Esto daría una mejor comprensión de la generación de masa de neutrinos, lo cual es difícil de explicar por el mismo mecanismo de Higgs que para otras partículas elementales.

Pero hasta ahora, Las búsquedas de procesos tan raros se han limitado a energías mucho más bajas que las esperadas en la nueva escala de física.

En su nuevo periódico, Dev y sus colegas proponen cómo buscar la evidencia de la "violación del sabor" de los leptones, el momento de transformación de partículas cargadas en otros tipos de partículas cargadas, en la frontera de alta energía. utilizando los nuevos colisionadores. En el modelo estándar, Se sabe que estos efectos son insignificantes. Por lo tanto, cualquier señal positiva sería un signo de nueva física.

En particular, sugieren una posibilidad que surge debido a la presencia de un nuevo tipo de bosón de Higgs que podría ser responsable de las diminutas masas de neutrinos.