Por primera vez, un investigador de una institución mexicana ofreció un seminario en el Gran Colisionador de Hadrones, del Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN), donde expuso estudios recientes del experimento “Compact Muon Solenoid” (CMS), bajo el título de “Recent CMS measurements on B_c and B_s spectroscopy”.
Este tipo de seminarios está reservado para presentar resultados relevantes en el tema de física de partículas, por lo que la ponencia de Alberto Sánchez Hernández, investigador del Departamento de Física del Cinvestav, colaborador y miembro del grupo de este Centro en CMS, marca un hito para la ciencia mexicana.
En la ponencia describió la búsqueda y descubrimiento de nuevas partículas como resultado de la investigación realizada por el grupo de trabajo, por lo que fue invitado a hacer el reporte en el seminario del CERN el 12 de febrero. “No obstante, no podemos apropiarnos del mismo, toda vez que es un resultado de toda una colaboración”, señaló el investigador.
Se sabe de la existencia de partículas elementales llamadas quarks, así como que en la naturaleza siempre se juntan dos o tres de estos quarks para formar partículas estables llamadas hadrones. En esta ponencia se describió el descubrimiento de partículas que contienen el quark b y c, en particular de estados excitados del mesón B_c y también se presentó el descubrimiento de estados excitados del mesón B_s (formados por quarks b y s).
“Esta búsqueda se realizó usando todos los datos disponibles a la fecha del experimento CMS (uno de los cuatro grandes desarrollados en el Gran Colisionador de Hadrones). La observación de estas nuevas partículas contribuye a un mejor entendimiento del marco teórico que describe las partículas elementales y al mismo tiempo reta modelos y paradigmas actuales de la física de altas energías”, explicó Sánchez Hernández.
El pasado primero de febrero, la colaboración CMS en la que participan investigadores y estudiantes del Cinvestav, dio a conocer la observación de un par de partículas, B_c(2S) y B_c(2S)*. La importancia de dichas observaciones radica en que vienen a resolver una discrepancia surgida tras el primer reporte de la observación de B_c(2S) por parte de la colaboración ATLAS y la no ratificación de la misma por parte de LHCb.
En la ponencia, el investigador del Cinvestav señaló que el experimento CMS no solo pudo observar B_c(2S), sino también el compañero en el doblete de espín, B_c(2S)* y gracias a la extraordinaria resolución del detector se pudo medir por primera vez la masa de ambos. “Ese conocimiento de la masa de estas “excitaciones” es muy interesante, ya que los modelos teóricos luchan para predecir su valor”, señaló Sánchez Hernández.
Este resultado es importante desde el punto de vista científico y técnico, pues ratifica la extraordinaria capacidad del detector CMS y del Gran Colisionador de Hadrones.
En la medición se usaron los 140 femtobarns inversos de colisiones protón-protón a 13 TeV de energía de centro de masa, muestra completa de datos del Run 2, ya que estas partículas son muy difíciles de producir; de hecho, sólo un puñado de ellos son visibles en el gráfico de masa.
Para darle un sentido de escala, 140 femtobarns inversos de colisiones corresponden a aproximadamente 14 mil billones de colisiones protón-protón. Entre ellos, CMS detectó dos señales gemelas que contenían aproximadamente 60 eventos cada una, describió Alberto Sánchez.
Cabe señalar que investigadores del Cinvestav participan en CMS desde 2005, el cual es un experimento donde se estudian colisiones protón–protón, y se hacen estudios de hadrones que contienen al menos un quark b. Durante el último año han sido responsables de la publicación directa de seis artículos en revistas como PRL, PRD, PLB, y EPJC, todos ellos asociados a tesis doctorales realizadas por los estudiantes de su Departamento de Física.
Colaborar en los experimentos e investigaciones que se realizan en CERN tiene su principal impacto en la formación de recursos humanos altamente capacitados los cuales más tarde podrían incorporarse a la academia o la industria del país. Además, desde el punto de vista científico permite participar del desarrollo de conocimiento de frontera en el área de partículas elementales, donde se busca explicar de qué está hecha la materia y cómo interactúa.
En el clúster de cómputo de alto rendimiento ubicado en las instalaciones del Cinvestav, que forma parte de la red de CMS, se han realizado todos estos estudios, ya que su configuración permite realizar todas las tareas asociadas que se desarrollan en el experimento.
“En CMS hemos aprovechado la experiencia adquirida durante casi 20 años participando en el experimento DZero del Tevatron (Fermilab), que nos permitió una rápida integración y reconocimiento a esta colaboración. Además de ser co-autores de cerca de un millar de reportes científicos incluyendo el de la observación del bosón de Higgs, hemos sido responsables directos de los estudios de observación de otras dos partículas en el sector del quark b: las partículas chi_b1(3P) y chi_b2(3P), las cuales se reportaron en PRL el año pasado”, sostuvo Alberto Sánchez Hernández.
