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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] La partícula se ha propuesto para explicar los ángulos amplios 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 el portador de fuerza para una quinta fuerza postulada , posiblemente relacionada con la materia oscura , [4] y se ha descrito como un bosón vectorial protofóbico (es decir, que ignora los protones ) [5] con una masa cercana a la17 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 a 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 elmi+ymi−partículas y una energía combinada de aproximadamente17 MeV . Esto indicó que una pequeña fracción de berilio-8 podría desprenderse de su exceso de energía en forma de una nueva partícula. El equipo repitió con éxito el resultado. [4]

Feng et al. (2016) [7] propusieron que un bosón X "protofóbico", con una masa deLos datos podrían explicarse por la supresión de los acoplamientos a protones en relación con neutrones y electrones en el rango de femtómetros , que es de 16,7 MeV . La fuerza puede explicar la  anomalía del muón g − 2 y proporcionar un candidato a materia oscura. A partir de 2019 , se están realizando 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 el berilio-8, lo que fortalece el caso de la existencia de la partícula X17. [8]

Este tema fue cubierto en el periodismo científico , centrándose principalmente en las implicaciones que la existencia de la partícula X17 y una quinta fuerza correspondiente tendrían en la búsqueda de materia oscura. [9] [10] [11]

En 2021 se celebró el taller "Shedding light on X17" en el Centro Enrico Fermi en Roma, Italia. En el taller se discutió la anomalía ATOMKI y su interpretación teórica y futuros experimentos para confirmarla y explicarla. Véase el informe del taller: Informe de "Shedding light on X17". Uno de los experimentos que planea repetir el experimento original de litio-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 de ATOMKI; la toma de datos debería tener lugar a principios de 2023. [14]

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

El experimento NA64 y el experimento NA62 del CERN informaron en 2021 [16] [17] y 2023 [18] [19] respectivamente los resultados de búsquedas realizadas que han puesto límites estrictos a la existencia de la partícula X17.

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

Escepticismo

A 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 fines 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 ahora. [22]

El grupo ATOMKI había afirmado haber encontrado varias partículas nuevas a principios de 2016, pero abandonó estas afirmaciones más tarde, sin una explicación de qué causó las señales falsas. El grupo también ha sido acusado de seleccionar resultados que apoyan 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]

Véase 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 8Be : una posible indicación de un bosón ligero y neutro". Physical Review Letters . 116 (42501): 042501. arXiv : 1504.01527 . Bibcode :2016PhRvL.116d2501K. doi :10.1103/PhysRevLett.116.042501. PMID  26871324. S2CID  206268170.
  3. ^ ab O'Callaghan, Jonathan (9 de diciembre de 2019). «Se ha informado de la existencia de una nueva partícula X-17, pero los científicos se muestran cautelosos». Scientific American . Consultado el 9 de diciembre de 2019 .
  4. ^ abcd Cockburn, Harry (21 de noviembre de 2019). «Los científicos podrían haber descubierto la quinta fuerza de la naturaleza, anuncia un laboratorio» . The Independent . 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' enfrenta el escrutinio". Quanta Magazine . Consultado el 20 de noviembre de 2019 . Un laboratorio en Hungría ha informado sobre una anomalía que podría conducir a una revolución en la física. Pero, aunque aumenta el entusiasmo, un escrutinio más minucioso ha desenterrado una historia de fondo inquietante.
  6. ^ ab Cartlidge, Edwin (2016). "¿Ha descubierto un laboratorio de física húngaro una quinta fuerza de la naturaleza?". Nature . doi :10.1038/nature.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 de 8Be". Physical Review Letters . 117 (7): 071803. arXiv : 1604.07411 . Bibcode :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 apoya la existencia de la hipotética partícula X‑17". arXiv : 1910.10459v1 [nucl-ex].
  9. ^ McRae, Mike (20 de noviembre de 2019). «Los físicos afirman que han encontrado aún más pruebas de una nueva fuerza de la naturaleza». ScienceAlert.com . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
  10. ^ Prior, Ryan (22 de noviembre de 2019). «Un 'Premio Nobel obvio': los científicos húngaros pueden haber descubierto una quinta fuerza de la naturaleza». CNN News . Consultado el 22 de noviembre de 2019 .
  11. ^ Malewar, Amit (21 de noviembre de 2019). "Los científicos pueden haber 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 desde Aceleradores . p. 120. arXiv : 2201.08200 . Código Bibliográfico :2022iwna.confE.120M.
  14. ^ Azuelos, G.; Bryman, D.; Chen, WC; De Luz, H.; Doria, L.; Gupta, A.; Hamel, LA.; Laurin, M.; Leach, K.; Lefebvre, G.; Martin, JP.; Robinson, A.; Starinski, N.; Sykora, R.; Tiwari, D.; Wichoski, U.; Zacek, V.; Zacek, V. (2022). "Estado de la búsqueda X17 en Montreal". Journal of Physics: Conference Series . 2391 (1): 012008. arXiv : 2211.11900 . Código Bibliográfico :2022JPhCS2391a2008A. doi :10.1088/1742-6596/2391/1/012008. Número de identificación del sujeto  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; Cooke, D.; Crivelli, P.; Depero, E.; Dermeev, AV; Donskov, SV; Dusayev, 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. Revista de Ciencias de la Computación ,  2000  .
  17. ^ "El bosón 'X' siente la presión en NA64". CERN Courier . 25 de junio de 2021 . Consultado el 22 de julio de 2021 .
  18. ^ Colaboración NA62 (2023). "Búsqueda de desintegraciones de K + en el estado final π + e + e − e + e− " . arXiv : 2307.04579 [hep-ex].{{cite arXiv}}: CS1 maint: 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 contener una quinta fuerza de la naturaleza recién descubierta, pero la mayoría de los expertos son escépticos». Live Science . Consultado el 9 de diciembre de 2019 .
  22. ^ Banerjee, D.; Burtsev, VE; Chumakov, AG; Cooke, D.; Crivelli, P.; Depero, E.; Dermenev, AV; Donskov, SV; Dusaev, RR; Enik, T.; Charitonidis, N. (8 de junio de 2018). "Búsqueda de un hipotético bosón de calibre de 16,7 MeV y fotones oscuros en el experimento NA64 del CERN". Physical Review Letters . 120 (23): 231802. arXiv : 1803.07748 . Código Bibliográfico :2018PhRvL.120w1802B. doi :10.1103/PhysRevLett.120.231802. ISSN  0031-9007. Número de modelo: PMID  29932721. Número de modelo: 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 .