La Búsqueda de X17: Una Búsqueda de Partículas
Los científicos se embarcan en una misión para encontrar la esquiva partícula X17.
The MEG II collaboration, K. Afanaciev, A. M. Baldini, S. Ban, H. Benmansour, G. Boca, P. W. Cattaneo, G. Cavoto, F. Cei, M. Chiappini, A. Corvaglia, G. Dal Maso, A. De Bari, M. De Gerone, L. Ferrari Barusso, M. Francesconi, L. Galli, G. Gallucci, F. Gatti, L. Gerritzen, F. Grancagnolo, E. G. Grandoni, M. Grassi, D. N. Grigoriev, M. Hildebrandt, F. Ignatov, F. Ikeda, T. Iwamoto, S. Karpov, P. -R. Kettle, N. Khomutov, A. Kolesnikov, N. Kravchuk, V. Krylov, N. Kuchinskiy, F. Leonetti, W. Li, V. Malyshev, A. Matsushita, M. Meucci, S. Mihara, W. Molzon, T. Mori, D. Nicolò, H. Nishiguchi, A. Ochi, W. Ootani, A. Oya, D. Palo, M. Panareo, A. Papa, V. Pettinacci, A. Popov, F. Renga, S. Ritt, M. Rossella, A. Rozhdestvensky. S. Scarpellini, P. Schwendimann, G. Signorelli, M. Takahashi, Y. Uchiyama, A. Venturini, B. Vitali, C. Voena, K. Yamamoto, R. Yokota, T. Yonemoto
― 8 minilectura
Tabla de contenidos
Érase una vez en el mundo de las partículas diminutas, los científicos se topaban con susurros de una entidad misteriosa llamada X17. Se decía que esta partícula existía en las sombras de las reacciones nucleares, especialmente cuando los Protones y isótopos raros como el Litio jugaban juntos. Los científicos han estado curiosos, hurgando y prodding para averiguar si X17 es real o solo un producto de la imaginación.
El Experimento MEG II
En la tierra de la física de partículas, un grupo heroico de investigadores se unió para construir un dispositivo chido llamado el detector MEG II. Piénsalo como una cámara de alta tecnología que toma fotos de cosas realmente rápidas que ningún humano puede ver. Este gadget estaba diseñado para captar avistamientos extraños en el mundo de las partículas, especialmente buscando señales de X17. Su base estaba en un lugar llamado PSI, que es como Disneylandia para físicos.
La Búsqueda Comienza
Los científicos se lanzaron a su búsqueda armados con un acelerador de partículas que podía lanzar protones como una honda cósmica. Con energía disparándose hasta 1.1 MeV (eso es mega-electrón voltios, pero llamémoslo “cosas rápidas”), apuntaron esos protones a núcleos de Litio. Esto no era un simple juego de dardos. ¿El objetivo? Ver si golpeando el Litio podrían obtener un avistamiento de X17.
Durante un mes de aventura recolectando datos, utilizando haces de protones, se enfocaron en dos niveles de energía particulares que son conocidos por excitar núcleos de Litio. La emoción de estos núcleos podría producir la partícula X17. Sin embargo, como buscar una aguja en un pajar, los científicos no encontraron mucha suerte.
¿Qué Estaban Buscando?
Cuando los científicos observaban los fuegos artificiales de las colisiones de partículas, estaban particularmente interesados en Electrones y positrones que salían de la mezcla. Pensaron que si el esquivo X17 estaba escondido, podría mostrarse en los ángulos y patrones de estas partículas.
Para buscar a X17, midieron los ángulos de estos pares de electrones-positrones. La idea era simple: si X17 era real, podría causar un cambio notable en cómo estas partículas bailaban. Sin embargo, los científicos esperaban un patrón ordenado, pero encontraron más bien una fiesta caótica.
La Normalidad Más Extraña
Mientras filtraban los datos recolectados durante su experimento, algo se sintió raro. Al analizar los ángulos de las partículas, notaron una desviación de lo que esperaban. Esperaban ver que los ángulos cayeran de manera constante, pero vieron algo que parecía que la fiesta apenas comenzaba.
Estos resultados inesperados insinuaron la posibilidad de algo nuevo, quizás incluso un nuevo tipo de partícula. Pero sin más evidencia, podría ser simplemente un fallo o ruido en sus mediciones. Los científicos se quedaron rascándose la cabeza.
El Ruido de Fondo
En cualquier gran búsqueda, siempre hay distracciones. Los científicos tuvieron que tener en cuenta eventos de fondo que eran como moscas fastidiosas zumbando durante el picnic. Tuvieron que separar cuidadosamente las señales verdaderas de estos ruidos de fondo. Solo porque escuches a alguien gritar “¡Eureka!” no significa que hayan encontrado oro; podría ser solo alguien emocionado por encontrar una moneda.
Para manejar esto, crearon modelos complejos para representar el ruido esperado. Usaron simulaciones para entender cuántos de estos eventos de fondo esperar. Esto era como prepararse para un concierto donde tienes que considerar a los vecinos ruidosos o altavoces defectuosos.
¡Los Resultados Están Aquí!
Después de todo su arduo trabajo, llegó el momento de la verdad. Los científicos se reunieron para ver si tenían alguna señal del famoso X17. Lamentablemente, incluso con toda la emoción y los datos, no encontraron evidencia significativa de su existencia. Los resultados fueron como un globo que estalló antes de que pudieras disfrutarlo.
Sin embargo, no se fueron con las manos vacías. Establecieron límites sobre cuán a menudo podría producirse X17 si fuera real. Piénsalo como poner un letrero de “no aparcar” en un espacio donde sospechas que podría haber un coche fantasma.
Los Próximos Pasos
Sin dejarse desanimar, los científicos decidieron que esto era solo el comienzo de su viaje. Propusieron que más datos podrían dar mejores resultados. Después de todo, el universo es un lugar grande, y ¿quién sabe qué otros secretos están esperando ser descubiertos? Incluso pensaron en algunos trucos que podrían usar para intentar sacar a X17 si realmente existiera.
Imagina intentar atraer a un gato tímido que está debajo del sofá. Podrías intentar mover un juguete o ofrecerle golosinas. Es lo mismo en el mundo de las partículas, donde los científicos deben idear formas creativas para hacer que las partículas se revelen.
Reflexiones sobre la Búsqueda
Al final de esta saga científica, una cosa estaba clara: perseguir partículas no es para tener miedo. Requiere paciencia, creatividad y un montón de análisis de datos. Los investigadores aprendieron lecciones valiosas en el camino, como averiguar cómo separar la señal del ruido y cómo construir mejores modelos para futuros experimentos.
Aunque no atraparon a X17 en su búsqueda, sabían que la búsqueda en sí era una parte clave de la aventura. Cada experimento no solo sondea lo desconocido, sino que también afina las herramientas necesarias para los descubrimientos del mañana.
Conclusión
Mientras empaquetaban su equipo y se preparaban para la próxima aventura, los científicos mantenían la esperanza. La historia de X17 no ha terminado; está simplemente en una pausa antes del próximo capítulo. Después de todo, en el mundo de la física de partículas, cada callejón sin salida puede llevar a emocionantes nuevas aventuras. Así que, mantente atento, porque ¿quién sabe cuándo decidiera X17 finalmente aparecer en una fiesta?
Pensamientos Adicionales sobre la Física de Partículas
Los Invasores de la Fiesta de Partículas
En el reino de las partículas, todos quieren unirse a la fiesta. Hay personajes conocidos como protones y neutrones, que son como los chicos populares en la escuela, mientras que X17 es más bien una figura esquiva de la que muchos hablan, pero pocos han visto. Los científicos siguen organizando grandes fiestas con la esperanza de que X17 RSVP algún día.
Los Invitados No Deseados
Mientras buscaban a X17, los científicos tuvieron que lidiar con una multitud de invitados no deseados. Estos eran los eventos de fondo que llenaban la pista de baile y hacían difícil ver qué estaba realmente sucediendo. Al clasificar cuidadosamente el ruido, pudieron concentrarse mejor en lo que creían que podrían ser señales apuntando a la existencia de X17.
Mantén la Luz Encendida
Para los científicos, tener las herramientas adecuadas es crucial. Es como intentar encontrar tus llaves en la oscuridad; una linterna hace toda la diferencia. En este caso, detectores avanzados y técnicas de análisis sirvieron como esa luz, iluminando caminos que podrían llevar a nuevos descubrimientos.
El Espíritu Comunitario
La colaboración es vital en la ciencia. Al igual que un equipo de fútbol, cada jugador tiene un rol. Físicos de diversos orígenes se unen para compartir su conocimiento y habilidades. Trabajan como una fuerza unida en la búsqueda de entender el universo, enfrentando desafíos juntos y celebrando incluso las más pequeñas victorias.
Riéndose del Destino
A pesar de los desafíos, una cosa une a todos los científicos: su amor por el descubrimiento. Y de vez en cuando, se toman un momento para reírse de la absurda naturaleza de su trabajo. Después de todo, perseguir algo tan diminuto como una partícula puede parecer ridículo, pero le da significado a la inmensidad del universo y nuestra existencia.
El Próximo Capítulo
A medida que el polvo se asienta tras el experimento MEG II, la comunidad científica ya está ideando la próxima expedición. La búsqueda de nuevas partículas como X17 puede llevar tiempo, pero cada intento suma a la comprensión colectiva del universo. Es un juego a largo plazo, lleno de giros, vueltas y sorpresas.
Al final, ya sea que X17 resulte ser una superestrella o solo un rumor, la búsqueda del conocimiento es una aventura que vale la pena. ¿Quién sabe qué otros misterios esperan detrás de las cortinas del teatro de partículas? Con cada experimento, los científicos se acercan un poco más a desentrañar la gran historia del cosmos, una partícula elusiva a la vez.
Una Risa Final
Así que si alguna vez te encuentras en una conversación sobre física de partículas, recuerda esto: puede que no hayamos encontrado a X17 todavía, ¡pero definitivamente nos estamos divirtiendo buscándolo! Y seamos honestos, la aventura de perseguir partículas invisibles es mucho más emocionante que esperar a que salga la próxima gran película de taquilla. ¡Sigue haciendo que esos aceleradores de partículas zumban, amigos!
Título: Search for the X17 particle in $^{7}\mathrm{Li}(\mathrm{p},\mathrm{e}^+ \mathrm{e}^{-}) ^{8}\mathrm{Be}$ processes with the MEG II detector
Resumen: The observation of a resonance structure in the opening angle of the electron-positron pairs in the $^{7}$Li(p,\ee) $^{8}$Be reaction was claimed and interpreted as the production and subsequent decay of a hypothetical particle (X17). Similar excesses, consistent with this particle, were later observed in processes involving $^{4}$He and $^{12}$C nuclei with the same experimental technique. The MEG II apparatus at PSI, designed to search for the $\mu^+ \rightarrow \mathrm{e}^+ \gamma$ decay, can be exploited to investigate the existence of this particle and study its nature. Protons from a Cockroft-Walton accelerator, with an energy up to 1.1 MeV, were delivered on a dedicated Li-based target. The $\gamma$ and the e$^{+}$e$^{-}$ pair emerging from the $^8\mathrm{Be}^*$ transitions were studied with calorimeters and a spectrometer, featuring a broader angular acceptance than previous experiments. We present in this paper the analysis of a four-week data-taking in 2023 with a beam energy of 1080 keV, resulting in the excitation of two different resonances with Q-value \SI{17.6}{\mega\electronvolt} and \SI{18.1}{\mega\electronvolt}. No significant signal was found, and limits at \SI{90}{\percent} C.L. on the branching ratios (relative to the $\gamma$ emission) of the two resonances to X17 were set, $R_{17.6} < 1.8 \times 10^{-6} $ and $R_{18.1} < 1.2 \times 10^{-5} $.
Autores: The MEG II collaboration, K. Afanaciev, A. M. Baldini, S. Ban, H. Benmansour, G. Boca, P. W. Cattaneo, G. Cavoto, F. Cei, M. Chiappini, A. Corvaglia, G. Dal Maso, A. De Bari, M. De Gerone, L. Ferrari Barusso, M. Francesconi, L. Galli, G. Gallucci, F. Gatti, L. Gerritzen, F. Grancagnolo, E. G. Grandoni, M. Grassi, D. N. Grigoriev, M. Hildebrandt, F. Ignatov, F. Ikeda, T. Iwamoto, S. Karpov, P. -R. Kettle, N. Khomutov, A. Kolesnikov, N. Kravchuk, V. Krylov, N. Kuchinskiy, F. Leonetti, W. Li, V. Malyshev, A. Matsushita, M. Meucci, S. Mihara, W. Molzon, T. Mori, D. Nicolò, H. Nishiguchi, A. Ochi, W. Ootani, A. Oya, D. Palo, M. Panareo, A. Papa, V. Pettinacci, A. Popov, F. Renga, S. Ritt, M. Rossella, A. Rozhdestvensky. S. Scarpellini, P. Schwendimann, G. Signorelli, M. Takahashi, Y. Uchiyama, A. Venturini, B. Vitali, C. Voena, K. Yamamoto, R. Yokota, T. Yonemoto
Última actualización: 2024-11-12 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2411.07994
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.07994
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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