Prudencia con los nuevos resultados del LHC acerca de una nueva part¨ªcula

La presentaci¨®n de los primeros resultados del nuevo per¨ªodo de adquisici¨®n de datos del LHC en un seminario conjunto de los experimentos CMS y ATLAS el 15 de diciembre en el Laboratorio Europeo de F¨ªsica de Part¨ªculas (CERN) ha suscitado gran inter¨¦s y causado cierto revuelo. Estudiando colisiones en las que los detectores han registrado dos fotones, y suponiendo que esos fotones provienen de la desintegraci¨®n de una part¨ªcula masiva, los dos experimentos encuentran un peque?o exceso, con respecto a las predicciones para procesos f¨ªsicos conocidos, a un valor de la masa en torno a seis veces la masa del bos¨®n de Higgs, que podr¨ªa ser el indicio de la presencia de una nueva part¨ªcula.

Ante todo, los experimentos han sido muy cuidadosos en no sobreinterpretar los resultados. De hecho, el seminario estaba convocado desde hace varios meses, antes de haberse recolectado y analizado los nuevos datos. Con la precisi¨®n que aporta el escaso volumen de datos disponibles, los resultados son a¨²n perfectamente compatibles con una fluctuaci¨®n estad¨ªstica que haya producido el exceso observado de manera accidental. Los procesos que tienen lugar en las colisiones de protones que produce el LHC est¨¢n regidos por las leyes de la mec¨¢nica cu¨¢ntica y son por tanto de naturaleza probabil¨ªstica. En cada colisi¨®n no se puede saber a priori qu¨¦ proceso en concreto de los m¨²ltiples posibles tendr¨¢ lugar, pero la teor¨ªa prescribe con gran precisi¨®n cu¨¢l es la probabilidad de cada uno de ellos. De este modo, realizando un n¨²mero grande de experimentos y analizando estad¨ªsticamente los resultados podemos determinar si la proporci¨®n con la que ocurren los distintos procesos se acomoda a las expectativas o si por el contrario se necesita un nuevo ingrediente para explicar los datos.

El grado de confianza con el que se puede afirmar o descartar una hip¨®tesis en un estudio estad¨ªstico depende de la cantidad de experimentos realizados. Para entender mejor esto usemos una analog¨ªa. Pongamos por caso que queremos verificar que un dado no est¨¢ trucado observando solamente los resultados de lanzarlo. Si tiramos el dado un n¨²mero peque?o de veces, las fluctuaciones estad¨ªsticas, o desviaciones respecto a los resultados esperados, pueden ser importantes y, por ejemplo, puede ocurrir que no obtengamos el resultado de una de las caras a pesar de que el dado sea perfectamente normal. A medida que lanzamos el dado m¨¢s y m¨¢s veces las diferencias relativas entre los posibles seis resultados, a priori equiprobables, se hacen cada vez m¨¢s peque?as y esto nos permite emitir un juicio sobre la autenticidad del dado con mayor y mayor seguridad.

Quienes tienen la ¨²ltima palabra son los experimentos y los datos, y para ello habr¨¢ que esperar hasta por lo menos a mediados de 2016"

Los mismos an¨¢lisis presentados en el seminario del CERN tambi¨¦n se realizaron con los datos recogidos durante la temporada anterior de funcionamiento del LHC y, aunque tambi¨¦n limitados estad¨ªsticamente, no pusieron de manifiesto entonces ning¨²n exceso significativo. Otros modestos excesos observados en el anterior per¨ªodo no se han visto confirmados con los nuevos datos. M¨¢s a¨²n, cada experimento realiza cientos de estudios de esta naturaleza, y es totalmente normal que en alguno de ellos se produzca un exceso puramente casual. A¨²n as¨ª, el hecho de que los dos experimentos observen un exceso similar ha despertado la atenci¨®n. En cualquier caso, el mensaje lanzado es de prudencia. Se trata de un resultado interesante pero se necesita acumular m¨¢s datos para llegar a una respuesta concluyente. El dado de los experimentos del LHC tiene un n¨²mero enorme de caras y es necesario lanzarlo muchas veces para barrer todos los resultados posibles y analizar cuidadosamente los resultados.

Es de esperar que durante las pr¨®ximas semanas se publiquen decenas de art¨ªculos te¨®ricos que intenten acomodar los nuevos indicios en el marco de modelos que tratan de extender la teor¨ªa est¨¢ndar actual de f¨ªsica de part¨ªculas. Pero quienes tienen la ¨²ltima palabra son los experimentos y los datos, y para ello habr¨¢ que esperar hasta por lo menos a mediados de 2016. Es una gran noticia que tras una parada t¨¦cnica de m¨¢s de dos a?os, utilizada para aumentar la energ¨ªa y la intensidad del acelerador, el gran colisionador y sus experimentos han vuelto con fuerzas renovadas y ya est¨¢n produciendo resultados sugestivos. No hemos hecho m¨¢s que empezar a explorar un nuevo territorio, hemos conseguido llegar a la orilla de la terra incognita, y s¨®lo necesitamos un poco de tiempo para adentrarnos y explorarla. Nos aguardan tiempos excitantes que esperemos traigan nuevos resultados apasionantes.

Jos¨¦ Mar¨ªa Hern¨¢ndez Calama es investigador del CIEMAT y miembro del experimento CMS del LHC.