La nueva evidencia de una partícula desconocida que podría transportar una quinta fuerza de la naturaleza le da a la colaboración NA64 en el CERN un nuevo incentivo para continuar las búsquedas.

En 2015, un equipo de científicos detectó una falla inesperada, o "anomalía", en una transición nuclear que podría explicarse por la producción de una partícula desconocida. Aproximadamente un año después, Los teóricos sugirieron que la nueva partícula podría ser evidencia de una nueva fuerza fundamental de la naturaleza, además del electromagnetismo, la gravedad y las fuerzas fuertes y débiles. Los hallazgos llamaron la atención mundial y provocaron, entre otros estudios, una búsqueda directa de la partícula por la colaboración NA64 en el CERN.

Un nuevo artículo del mismo equipo, dirigido por Attila Krasznahorkay en el instituto Atomki en Hungría, ahora informa otra anomalía, en una transición nuclear similar, eso también podría explicarse por la misma partícula hipotética.

La primera anomalía detectada por el equipo de Krasznahorkay se observó en una transición de núcleos de berilio-8. Esta transición emite un fotón virtual de alta energía que se transforma en un electrón y su contraparte de antimateria, un positrón. Examinando el número de pares electrón-positrón en diferentes ángulos de separación, los investigadores encontraron un excedente inesperado de pares en un ángulo de separación de aproximadamente 140º. A diferencia de, La teoría predice que el número de pares disminuye al aumentar el ángulo de separación, sin exceso en un ángulo particular. Krasznahorkay y sus colegas razonaron que el exceso podría interpretarse por la producción de una nueva partícula con una masa de aproximadamente 17 millones de electronvoltios (MeV), la partícula "X17", que se transformaría en un par electrón-positrón.

La última anomalía reportada por el equipo de Krasznahorkay, en un artículo que aún no ha sido revisado por pares, también tiene la forma de un exceso de pares electrón-positrón, pero esta vez el exceso es de una transición de núcleos de helio-4. "En este caso, el exceso se produce en un ángulo de 115º pero también se puede interpretar por la producción de una partícula con una masa de unos 17 MeV, ", explicó Krasznahorkay." El resultado apoya nuestro resultado anterior y la posible existencia de una nueva partícula elemental, " él añade.

Sergei Gninenko, portavoz de la colaboración NA64 en el CERN, que no ha encontrado signos de X17 en su búsqueda directa, dice:"Las anomalías de Atomki podrían deberse a un efecto experimental, un efecto de física nuclear o algo completamente nuevo, como una nueva partícula. Para probar la hipótesis de que son causadas por una nueva partícula, Tanto un análisis teórico detallado de la compatibilidad entre los resultados de berilio-8 y helio-4 como la confirmación experimental independiente son cruciales ".

La colaboración NA64 busca X17 disparando un rayo de decenas de miles de millones de electrones desde el acelerador Super Proton Synchrotron hacia un objetivo fijo. Si X17 existiera, las interacciones entre los electrones y los núcleos en el objetivo a veces producirían esta partícula, que luego se transformaría en un par electrón-positrón. Hasta ahora, la colaboración no ha encontrado indicios de que tales eventos hayan tenido lugar, pero sus conjuntos de datos les permitieron excluir parte de los posibles valores de la fuerza de la interacción entre X17 y un electrón. El equipo ahora está actualizando su detector para la próxima ronda de búsquedas, que se espera sean más desafiantes pero al mismo tiempo más emocionantes, dice Gninenko.

Entre otros experimentos que también podrían buscar X17 en búsquedas directas se encuentra el experimento LHCb. Jesse Thaler, un físico teórico del Instituto de Tecnología de Massachusetts, dice:"Para 2023, el experimento LHCb debería poder hacer una medición definitiva para confirmar o refutar la interpretación de las anomalías de Atomki como surgidas de una nueva fuerza fundamental. Mientras tanto, experimentos como NA64 pueden seguir reduciendo los posibles valores de las propiedades hipotéticas de la partícula, y cada nuevo análisis trae consigo la posibilidad (por remota que sea) de descubrimiento ".