Con la ejecución 3 del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) a la vuelta de la esquina, los experimentos del LHC siguen publicando nuevos resultados basados ​​en los datos de las ejecuciones anteriores. A pesar de que no se anuncian nuevos descubrimientos, aparecen pequeñas desviaciones de las expectativas en una pequeña cantidad de análisis. En el nivel actual, estas desviaciones aún pueden atribuirse a fluctuaciones aleatorias en los datos, pero indican regiones que deben investigarse de cerca una vez que llegue la nueva corriente de colisiones. A continuación se muestran algunos ejemplos publicados recientemente por la colaboración de solenoide de muón compacto (CMS).

En 2017, CMS registró un evento de colisión espectacular que contenía cuatro chorros de partículas en el estado final. La masa invariable de los cuatro chorros era de 8 TeV y los chorros se podían dividir en dos pares con una masa invariable de 1,9 TeV cada uno. Tal configuración podría producirse si se creara una nueva partícula con una masa de 8 TeV en la colisión de haces de protones y, posteriormente, se desintegrara en un par de, nuevamente, nuevas partículas, con masas de 1,9 TeV. En un nuevo análisis publicado recientemente por CMS, se realiza una búsqueda de tales pares de chorros gemelos con masas invariantes coincidentes para los datos recopilados hasta el final de LHC Run 2. Sorprendentemente, se encontró un segundo evento con propiedades sorprendentes similares, con un 4 -masa de chorro de 8,6 TeV y masas de 2 chorros de 2,15 TeV. Estos dos eventos se pueden ver claramente en el siguiente gráfico, donde los eventos de 4 chorros se trazan como una función de la masa de 2 y 4 chorros.

Si bien casi todos los eventos observados con dos pares de chorros son producidos por fuertes interacciones entre los fotones en colisión, los eventos con masas invariantes tan altas son extremadamente improbables. La probabilidad de ver dos eventos en estas masas sin que se presente ningún fenómeno nuevo es del orden de 1 en 20.000, lo que corresponde a un significado local de 3,9σ. Si bien esto puede parecer una señal muy fuerte al principio, dado que el área de masas que se analiza es grande, es importante observar también la importancia global, que indica la probabilidad de observar un exceso en cualquier parte de la región analizada. Para los dos eventos, la importancia global es de solo 1,6σ.

Otras dos búsquedas de nuevas partículas pesadas están reportando pequeños excesos en los datos. En una búsqueda de resonancias de alta masa que decaen en un par de bosones W (que luego decaen en leptones), la mayor desviación corresponde a una hipótesis de señal con una masa de 650 GeV, con un significado local de 3,8 σ y un significado global de 2,6 σ. En una búsqueda de partículas pesadas que se descomponen en un par de bosones (WW, WZ u otras combinaciones, incluidos también los bosones de Higgs) que posteriormente se descomponen en pares de chorros, los datos difieren de las expectativas en dos lugares. La hipótesis de la señal es un bosón W' con una masa de 2,1 o 2,9 TeV, que se descompone en un par WZ y el significado local más alto es 3,6σ, con un significado global de 2,3σ.

Otro nuevo resultado proviene de búsquedas de partículas de bosones de Higgs adicionales que se descomponen en pares tau. Para una nueva partícula con una masa de 100 GeV, se observa un pequeño exceso en los datos con un significado local de 3,1 σ y global de 2,7 σ. Curiosamente, esto coincide con un exceso similar visto por CMS en una búsqueda previa de resonancias de baja masa en el estado final de dos fotones. Otro exceso es visible en el rango de alta masa, con la mayor desviación de la expectativa observada para una masa de 1,2 TeV con un significado local (global) de 2,8σ (2,4σ).

El estado final del par tau también se usó para buscar nuevas partículas hipotéticas llamadas leptoquarks. Esto es de particular interés ya que los leptoquarks podrían explicar las anomalías de sabor que se observaron en el experimento LHCb, por lo que si las anomalías son de hecho una manifestación de algunos fenómenos nuevos, esta sería una forma de observar estos fenómenos de forma independiente desde un ángulo diferente. . CMS no ha encontrado ningún exceso hasta el momento, pero el análisis apenas comienza a ser sensible al rango de parámetros de leptoquark que podrían ajustarse a las anomalías de sabor, por lo que se necesitan más datos para explorar completamente la hipótesis de leptoquark.

El nuevo período de toma de datos del LHC está programado para comenzar en julio, con mayor energía y con detectores significativamente mejorados, lo que promete un nuevo flujo de datos para la búsqueda de nuevos fenómenos. + Explora más

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