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partícula x17

La partícula X17 es una partícula subatómica hipotética propuesta por Attila Krasznahorkay y sus colegas para explicar ciertos resultados de medición anómalos; estas mediciones anómalas se conocen como anomalía ATOMKI o anomalía de berilio o anomalía X17 . [2] [3] Se ha propuesto que la partícula explique los amplios ángulos observados en las trayectorias de las partículas producidas durante una transición nuclear de átomos de berilio-8 y en átomos de helio estables . [4] La partícula X17 podría ser la portadora de fuerza para una quinta fuerza postulada , posiblemente conectada con la materia oscura , [4] y ha sido descrita como un bosón vectorial protofóbico (es decir, ignorando los protones ) [5] con una masa cercana17 MeV . [4]

Historia

En 2015, Krasznahorkay y sus colegas de ATOMKI , el Instituto Húngaro de Investigación Nuclear, postularon la existencia de un nuevo bosón ligero con una masa de aproximadamente17 MeV (es decir, 34 veces más pesado que el electrón ). [6] En un esfuerzo por encontrar un fotón oscuro , el equipo disparó protones contra objetivos delgados de litio-7 , lo que creó núcleos inestables de berilio-8 que luego se desintegraron y produjeron pares de electrones y positrones . [2] Se observaron desintegraciones excesivas en un ángulo de apertura de 140° entre lasmi+ymi−partículas y una energía combinada de aproximadamente17 MeV . Esto indicó que una pequeña fracción de berilio-8 podría deshacerse de su exceso de energía en forma de una nueva partícula. El resultado fue repetido con éxito por el equipo. [4]

Feng et al. (2016) [7] propusieron que un bosón X "protofóbico", con una masa de16,7 MeV , acoplamientos suprimidos a protones en relación con neutrones y electrones en el rango de femtómetro , podrían explicar los datos. La fuerza puede explicar la  anomalía del muón g − 2 y proporcionar un candidato a materia oscura. A partir de 2019 , se están llevando a cabo varios experimentos de investigación para intentar validar o refutar estos resultados. [6] [7]

Krasznahorkay (2019) [8] publicó una preimpresión anunciando que él y su equipo en ATOMKI habían observado con éxito las mismas anomalías en la desintegración de átomos de helio estables que se habían observado en berilio-8, fortaleciendo el caso de la existencia de la partícula X17. . [8]

Esto fue cubierto por el periodismo científico , centrándose en gran medida en las implicaciones que tendría la existencia de la partícula X17 y una quinta fuerza correspondiente en la búsqueda de materia oscura. [9] [10] [11]

En 2021 se llevó a cabo el taller "Arrojando luz sobre X17" en el Centro Enrico Fermi de Roma, Italia. El taller discutió la anomalía ATOMKI y su interpretación teórica y experimentos futuros para confirmarla y explicarla. Ver el informe del taller: Informe de "Arrojando luz sobre X17". Uno de los experimentos que planea repetir el experimento original de litio y berilio ATOMKI es MEG II en el instituto PSI ; Se planeó que la medición (en 2021) se completara en 2022. [12] [13] Una presentación sobre MEG II en octubre de 2022: Presentación. También la instalación Tandem Van de Graaff de 6MV (6 megavoltios) de la Universidad de Montreal en Montreal tiene un experimento que intenta reproducir la medición ATOMKI; la toma de datos debería tener lugar a principios de 2023. [14]

En 2022, Krasznahorkay et al. publicaron otra preimpresión. apoyando la hipótesis de la partícula X17. [15]

Los experimentos NA64 y NA62 del CERN informaron en 2021 [16] [17] y 2023 [18] [19] , respectivamente, resultados de búsquedas realizadas que pusieron límites estrictos a la existencia de la partícula X17.

A principios de 2023, el experimento MEG II realizó su replicación del experimento ATOMKI de litio-berilio; a enero de 2024 aún no se han publicado los resultados (aunque las mediciones se realizaron a principios de 2023). [20]

Escepticismo

En diciembre de 2019 , el artículo de ATOMKI que describe la partícula no ha sido revisado por pares y, por lo tanto, debe considerarse preliminar. [21] A finales de 2019, se publicó un artículo de seguimiento en Acta Physica Polonica B. [1] Los esfuerzos del CERN y otros grupos para detectar la partícula de forma independiente no han tenido éxito hasta el momento. [22]

El grupo ATOMKI había afirmado haber encontrado otras partículas nuevas a principios de 2016, pero abandonó estas afirmaciones más tarde, sin una explicación de la causa de las señales espurias. El grupo también ha sido acusado de seleccionar resultados que respaldan nuevas partículas y descartar resultados nulos . [5] [23]

La partícula X-17 no es consistente con el Modelo Estándar , por lo que su existencia necesitaría ser explicada por otra teoría. [3]

Ver también

Referencias

  1. ^ ab Krasznahorkay, AJ; Csatlós, M.; Csige, L.; Firak, D.; Gulyás, J.; Nagy, Á.; Sas, N.; Timár, J.; Tornyi, TG (2019). "Sobre la partícula ligera candidata X (17) observada en transiciones nucleares". Acta Física Polonica B. 50 (3): 675. Código bibliográfico : 2019AcPPB..50..675K. doi : 10.5506/APhysPolB.50.675 . S2CID  126936875.
  2. ^ abc Krasznahorkay, AJ; et al. (26 de enero de 2016). "Observación de la creación anómala de pares internos en 8 Be: una posible indicación de un bosón neutro ligero". Cartas de revisión física . 116 (42501): 042501. arXiv : 1504.01527 . Código Bib : 2016PhRvL.116d2501K. doi : 10.1103/PhysRevLett.116.042501. PMID  26871324. S2CID  206268170.
  3. ^ ab O'Callaghan, Jonathan (9 de diciembre de 2019). "Se informó evidencia de la nueva partícula X-17, pero los científicos se muestran cautelosos". Científico americano . Consultado el 9 de diciembre de 2019 .
  4. ^ abcd Cockburn, Harry (21 de noviembre de 2019). "Los científicos pueden haber descubierto la quinta fuerza de la naturaleza, anuncia el laboratorio" . El independiente . Archivado desde el original el 7 de mayo de 2022 . Consultado el 21 de noviembre de 2019 .
  5. ^ ab Wolchover, Natalie (7 de junio de 2016). "La evidencia de una 'quinta fuerza' se enfrenta a un escrutinio". Revista Quanta . Consultado el 20 de noviembre de 2019 . Un laboratorio de Hungría ha informado de una anomalía que podría conducir a una revolución en la física. Pero incluso a medida que aumenta el entusiasmo, un escrutinio más detenido ha desenterrado una historia de fondo preocupante.
  6. ^ a b Cartlidge, Edwin (2016). "¿Ha encontrado un laboratorio de física húngaro una quinta fuerza de la naturaleza?". Naturaleza . doi :10.1038/naturaleza.2016.19957. S2CID  124347962.
  7. ^ ab Feng, Jonathan L.; et al. (2016). "Interpretación protofóbica de la quinta fuerza de la anomalía observada en las transiciones nucleares 8Be". Cartas de revisión física . 117 (7): 071803. arXiv : 1604.07411 . Código bibliográfico : 2016PhRvL.117g1803F. doi : 10.1103/PhysRevLett.117.071803. PMID  27563952. S2CID  206279817.
  8. ^ ab Krasznahorkay, AJ; et al. (23 de octubre de 2019). "Nueva evidencia que respalda la existencia de la hipotética partícula X-17". arXiv : 1910.10459v1 [nucle-ex].
  9. ^ McRae, Mike (20 de noviembre de 2019). "Los físicos afirman haber encontrado aún más pruebas de una nueva fuerza de la naturaleza". ScienceAlert.com . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
  10. ^ Antes, Ryan (22 de noviembre de 2019). "Un 'Premio Nobel obvio': los científicos húngaros pueden haber encontrado una quinta fuerza de la naturaleza". Noticias CNN . Consultado el 22 de noviembre de 2019 .
  11. ^ Malewar, Amit (21 de noviembre de 2019). "Es posible que los científicos hayan descubierto la quinta fuerza de la naturaleza. No es la primera vez que los investigadores afirman haberla vislumbrado". TechExplorist.com . Consultado el 23 de noviembre de 2019 .
  12. ^ Chiappini, Marco; Francesconi, Marco; Kobayashi, Satoru; Meucci, Manuel; Onda, Rina; Schwendimann, Patrick (2021). "Hacia una nueva búsqueda μ → eγ con el experimento MEG II: del diseño a la puesta en servicio". Universo . 7 (12): 466. Bibcode : 2021Univ....7..466C. doi : 10.3390/universo7120466 . hdl : 11573/1608857 .
  13. ^ Meucci, Manuel (2022). "Estado y perspectivas del experimento MEG II". "El 22º Taller Internacional sobre Neutrinos de Aceleradores" . pag. 120. arXiv : 2201.08200 . Código Bib : 2022iwna.confE.120M.
  14. ^ Azuelos, G.; Bryman, D.; Chen, WC; De Luz, H.; Doria, L.; Gupta, A.; Hamel, Luisiana; Laurín, M.; Lixiviación, K.; Lefebvre, G.; Martín, JP.; Robinson, A.; Starinski, N.; Sykora, R.; Tiwari, D.; Wichoski, U.; Zacek, V.; Zacek, V. (2022). "Estado de la búsqueda del X17 en Montreal". Revista de Física: Serie de conferencias . 2391 (1): 012008. arXiv : 2211.11900 . Código Bib : 2022JPhCS2391a2008A. doi :10.1088/1742-6596/2391/1/012008. S2CID  253761073.
  15. ^ Sas, Nueva Jersey; Krasznahorkay, AJ; Csatlós, M.; Gulyás, J.; Kertész, B.; Krasznahorkay, A.; Molnár, J.; Rajta, I.; Timár, J.; Vajda, I.; Harakeh, Minnesota (2022). "Observación de la anomalía X17 en la reacción directa de captura de protones 7 Li (p, e + e - ) 8 Be". arXiv : 2205.07744 [nucle-ex].
  16. ^ Andreev, Yu. METRO.; Banerjee, D.; Bernhard, J.; Burtsev, VE; Charitonidis, N.; Chumakov, AG; Cocido.; Crivelli, P.; Depero, E.; Dermeev, AV; Donskov, SV; Dusaev, RR; Enik, T.; Feshchenko, A.; Frolov, VN (15 de diciembre de 2021). "Búsqueda de bosones pseudoescalares que se descomponen en pares e + e− en el experimento NA64 en el CERN SPS". Revisión física D. 104 (11). arXiv : 2104.13342 . Código Bib : 2021PhRvD.104k1102A. doi :10.1103/PhysRevD.104.L111102. ISSN  2470-0010. S2CID  233407961.
  17. ^ "El bosón 'X' siente la compresión en NA64" . Correo del CERN . 25 de junio de 2021 . Consultado el 22 de julio de 2021 .
  18. ^ Colaboración NA62 (2023). "La búsqueda de K + decae en el estado final π + e + e - e + e - ". arXiv : 2307.04579 [hep-ex].{{cite arXiv}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  19. ^ "Búsquedas de bosones oscuros en el área norte del CERN". CERN . 11 de agosto de 2023 . Consultado el 28 de agosto de 2023 .
  20. ^ https://indico.cern.ch/event/1258038/contributions/5538281/attachments/2700461/4688572/ISMD2023_Benmansour_2208.pdf
  21. ^ Johnson-Groh, Mara (9 de diciembre de 2019). "La misteriosa 'partícula X-17' podría transportar una quinta fuerza de la naturaleza recién descubierta, pero la mayoría de los expertos se muestran escépticos". Ciencia Viva . Consultado el 9 de diciembre de 2019 .
  22. ^ Banerjee, D.; Burtsev, VE; Chumakov, AG; Cocido.; Crivelli, P.; Depero, E.; Dermeev, AV; Donskov, SV; Dusaev, RR; Enik, T.; Charitonidis, N. (8 de junio de 2018). "Búsqueda de un hipotético bosón calibre de 16,7 MeV y fotones oscuros en el experimento NA64 del CERN". Cartas de revisión física . 120 (23): 231802. arXiv : 1803.07748 . Código Bib : 2018PhRvL.120w1802B. doi : 10.1103/PhysRevLett.120.231802. ISSN  0031-9007. PMID  29932721. S2CID  49380594.
  23. ^ Siegel, Ethan (26 de noviembre de 2019). "Esta es la razón por la que la partícula 'X-17' y una nueva quinta fuerza probablemente no existan". Forbes . Consultado el 28 de noviembre de 2019 .