El paper “Searching for long-lived particles beyond the Standard Model al the Large Hadron Collider” fue publicado en 2020 en el Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics y  tiene más del 1% de las citas en la editorial científica IOP Publishing, que incluye alrededor de 90 revistas de las áreas de mayor interés científico, durante el periodo 2020 y 2022.

La publicación surge a partir de la colaboración de físicos teóricos y experimentales y sienta las bases en la búsqueda de partículas con largas vidas medias (que se producen y se desplazan dentro del detector al menos entre los 4mm y los 20 metros y luego decaen), que eventualmente podría ser detectadas en instalaciones experimentales como el LHC de Cern.

“Este artículo es una colaboración grande con alto impacto, de más de cuatro años de trabajo, que se enfoca en entender el estado del arte de esta nueva área de estudio, en la que se mapea todo lo que se ha hecho hasta la fecha en la búsqueda de este tipo de partículas, así como las motivaciones teóricas por las que estas partículas deben ser buscadas, y analiza cómo los resultados experimentales disponibles pueden aplicarse a modelos nuevos, más allá del Modelo Estándar, para reinterpretarlos”, explica la investigadora Giovanna Cottin .

Para la académica, que se integró recientemente a nuestra comunidad del Instituto de Física UC, la búsqueda de estos modelos de partículas con largas vidas podrían apoyar la comprensión de modelos de Materia Oscura o explicar por qué los Neutrinos, que según el Modelo Estándar de Física de Partículas no tienen masa, registran masa distinta a cero en medidas experimentales de oscilación.

“Uno elabora teorías, que predicen nuevas partículas, por ejemplo, nuevos neutrinos más pesados que los del modelo estándar y que esos podrían tener largas vidas medias, y que, si se descubren, se podría entender el mecanismo por el que los neutrinos adquieren masa. A su vez, modelos que predicen Materia Oscura podría tener este tipo de partículas en zonas que no estamos observando o como mediadores de ella. Personalmente me parece muy apasionante que tu tengas una señal en los colisionadores de una partícula de larga vida media, y yo me dedico a investigar cómo esta se corresponde con distintas teorías de la naturaleza”, explica la académica.

El desafío para los nuevos detectores

Estudiar las partículas con largas vidas medias es altamente complejo, ya que son objetos físicos extraños, que la comunidad científica no entiende aún. Los principales detectores actuales no fueron diseñados para registrar el decaimiento a distancia de este tipo de partículas, por lo que hay que evaluar como diseñar experimentos capaces de detectarlas.

En este contexto, uno de los capítulos editados por Giovanna Cottin incluye un manual de recomendaciones para los futuros detectores y un análisis de qué información es útil considerar para la reinterpretación de los datos.

Puedes descargar el paper en el sitio web de IO Publishing.

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