Prudencia con los nuevos resultados del LHC acerca de una nueva partícula

La presentación de los primeros resultados del nuevo período de adquisición de datos del LHC en un seminario conjunto de los experimentos CMS y ATLAS el 15 de diciembre en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha suscitado gran interés y causado cierto revuelo. Estudiando colisiones en las que los detectores han registrado dos fotones, y suponiendo que esos fotones provienen de la desintegración de una partícula masiva, los dos experimentos encuentran un pequeño exceso, con respecto a las predicciones para procesos físicos conocidos, a un valor de la masa en torno a seis veces la masa del bosón de Higgs, que podría ser el indicio de la presencia de una nueva partícula.

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 precisión que aporta el escaso volumen de datos disponibles, los resultados son aún perfectamente compatibles con una fluctuación estadística que haya producido el exceso observado de manera accidental. Los procesos que tienen lugar en las colisiones de protones que produce el LHC están regidos por las leyes de la mecánica cuántica y son por tanto de naturaleza probabilística. En cada colisión no se puede saber a priori qué proceso en concreto de los múltiples posibles tendrá lugar, pero la teoría prescribe con gran precisión cuál es la probabilidad de cada uno de ellos. De este modo, realizando un número grande de experimentos y analizando estadísticamente los resultados podemos determinar si la proporción 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 hipótesis en un estudio estadístico depende de la cantidad de experimentos realizados. Para entender mejor esto usemos una analogía. Pongamos por caso que queremos verificar que un dado no está trucado observando solamente los resultados de lanzarlo. Si tiramos el dado un número pequeño de veces, las fluctuaciones estadísticas, 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 más y más veces las diferencias relativas entre los posibles seis resultados, a priori equiprobables, se hacen cada vez más pequeñas y esto nos permite emitir un juicio sobre la autenticidad del dado con mayor y mayor seguridad.

Quienes tienen la última palabra son los experimentos y los datos, y para ello habrá que esperar hasta por lo menos a mediados de 2016"

Los mismos análisis presentados en el seminario del CERN también se realizaron con los datos recogidos durante la temporada anterior de funcionamiento del LHC y, aunque también limitados estadísticamente, no pusieron de manifiesto entonces ningún exceso significativo. Otros modestos excesos observados en el anterior período no se han visto confirmados con los nuevos datos. Más aún, cada experimento realiza cientos de estudios de esta naturaleza, y es totalmente normal que en alguno de ellos se produzca un exceso puramente casual. Aún así, el hecho de que los dos experimentos observen un exceso similar ha despertado la atención. En cualquier caso, el mensaje lanzado es de prudencia. Se trata de un resultado interesante pero se necesita acumular más datos para llegar a una respuesta concluyente. El dado de los experimentos del LHC tiene un número 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 próximas semanas se publiquen decenas de artículos teóricos que intenten acomodar los nuevos indicios en el marco de modelos que tratan de extender la teoría estándar actual de física de partículas. Pero quienes tienen la última palabra son los experimentos y los datos, y para ello habrá que esperar hasta por lo menos a mediados de 2016. Es una gran noticia que tras una parada técnica de más de dos años, utilizada para aumentar la energía y la intensidad del acelerador, el gran colisionador y sus experimentos han vuelto con fuerzas renovadas y ya están produciendo resultados sugestivos. No hemos hecho más que empezar a explorar un nuevo territorio, hemos conseguido llegar a la orilla de la terra incognita, y sólo necesitamos un poco de tiempo para adentrarnos y explorarla. Nos aguardan tiempos excitantes que esperemos traigan nuevos resultados apasionantes.

José María Hernández Calama es investigador del CIEMAT y miembro del experimento CMS del LHC.