Los quarks son las partículas más pequeñas que conocemos. De hecho, según el modelo estándar de física de partículas, que describe todas las partículas conocidas y sus interacciones, los quarks deben ser infinitamente pequeños. Si eso no es lo suficientemente alucinante, ingresan quarks oscuros:partículas hipotéticas que se han propuesto para explicar la materia oscura, una forma invisible de materia que llena el universo y mantiene unidas a la Vía Láctea y otras galaxias.

En un estudio reciente, La colaboración de CMS describe cómo ha examinado los datos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) para intentar detectar quarks oscuros. Aunque la búsqueda salió con las manos vacías, permitió al equipo acercarse más a las partículas originales de las que se pueden originar los quarks oscuros.

Una teoría convincente amplía el modelo estándar para explicar por qué las densidades de masa observadas de materia normal y materia oscura son similares. Lo hace invocando la existencia de quarks oscuros que interactúan con quarks ordinarios a través de una partícula mediadora. Si tales partículas mediadoras se produjeran en pares en una colisión protón-protón, cada partícula mediadora del par se transformaría en un quark normal y un quark oscuro, ambos producirían un aerosol, o "jet", de partículas llamadas hadrones, compuesto por quarks o quarks oscuros. En total, habría dos chorros de hadrones regulares que se originarían en el punto de colisión, y dos chorros "emergentes" que emergerían a una distancia del punto de colisión porque los hadrones oscuros tardarían algún tiempo en descomponerse en partículas visibles.

En su estudio, Los investigadores de CMS analizaron datos de colisiones protón-protón recopilados en el LHC a una energía de 13 TeV para buscar instancias. o "eventos", en el que podrían producirse tales partículas mediadoras y los chorros emergentes asociados. Utilizaron dos características distintivas para identificar los chorros emergentes y seleccionarlos de un trasfondo de eventos que se espera que imiten sus rasgos.

El equipo no encontró pruebas sólidas de la existencia de tales aviones emergentes, pero los datos les permitieron excluir masas para la partícula mediadora hipotética de 400-1250 GeV para piones oscuros que viajan por longitudes entre 5 y 225 mm antes de descomponerse. Los resultados son los primeros de una búsqueda dedicada de este tipo de partículas y chorros mediadores.