El CERN completa un experimento propuesto por profesores de la UGR hace 33 años

La prueba, en síntesis, usa los haces de iones de plomo que circulan en el LHC acelerados a muy alta energía. En algunas ocasiones dos iones de plomo no chocan realmente, sino que pasan muy cerca uno de otro, creando una interacción –llamada ultraperiférica– entre los campos electromagnéticos que sus cargas generan, en el proceso denominado fusión de fotones. La propuesta de los profesores de la Universidad de Granada defendía que era posible usar estas colisiones ultraperiféricas para estudiar la producción de una partícula elemental llamada leptón tau y su correspondiente antipartícula, lo que constituye la forma más limpia y precisa de explorar sus propiedades electromagnéticas. La observación experimental de este tipo de procesos es extremadamente compleja, lo que explica por qué estos sofisticados detectores no habían podido hacerla hasta fechas muy recientes [2,3].

El leptón tau es uno de los doce constituyentes fundamentales de la materia, con las mismas interacciones que el electrón pero una masa mucho mayor, lo que introduce diferencias notables entre ambas partículas. Una muy importante es que, mientras el electrón es estable, y por tanto no se desintegra, el leptón tau tiene una vida media muy corta, aproximadamente 10-13 segundos. Esto hace que sea imposible medir directamente sus propiedades ya que que solo puede reconstruirse a partir de los restos de su desintegración.

El número de parejas tau-antitau que se producen en las colisiones ultraperiféricas de iones pesados depende, entre otras cosas, de una propiedad característica de esta partícula llamada momento magnético anómalo, que asemeja el tau a un pequeño imán. El Modelo Estándar de la Física de Partículas predice un momento magnético anómalo para el tau tan extraordinariamente pequeño que ATLAS y CMS solo han podido poner una cota superior a su valor, que resulta ser compatible con las predicciones.

La precisión de los resultados de ATLAS y CMS es ya comparable a la mejor cota actual [4], que fue obtenida en 2004 en el experimento DELPHI del colisionador LEP, el predecesor del LHC en el CERN. Esta medida también estaba basada en una propuesta de los Profesores Cornet e Illana [5]. La idea era similar, pero en vez de iones pesados se usaban los procesos de fusión de fotones inducidos por colisiones electrón-positrón [5]. El margen de incertidumbre experimental irá disminuyendo conforme el LHC vaya acumulando datos de más colisiones en los próximos años.