A colaboración CODEX-b do CERN (Organización Europea para a Investigación Nuclear) conseguiu, nun importante fito, rexistrar os primeiros datos co prototipo do seu detector CODEX-beta, instalado no Large Hadron Collider (LHC). Isto supón un paso clave para demostrar a capacidade de busca desta nova clase de detectores, centrados na procura dos denominados como ‘sectores escuros‘, partículas e campos alén do Modelo Estándar que coñecemos ata agora, e que son fuxidíos para os actuais sistemas de detección do LHC.
Estes sectores ocultos poderían dar resposta a algún dos grandes enigmas que persisten na física, como a composición da materia escura, a orixe da asimetría materia-antimateria do universo, ou a naturalidade do baleiro electrodébil.
Un proxecto internacional
CODEX-b (acrónimo de COmpact Detector for EXotics at LHCb) foi proposto en 2017 por unha colaboración de catro científicos do Lawrence Berkeley National Laboratory, da Universidade de Cincinnati e do LPNHE de París. Dende entón, a colaboración medrou ata máis de 60 membros en 20 institucións de todo o mundo. E Galicia, a través da Universidade da Coruña e do Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) da Universidade de Santiago de Compostela, conta cun papel relevante nesta colaboración.
As contribucións por parte da UDC tiveron un impacto crítico, cun equipo liderado polo investigador Ramón y Cajal e InTalent na UDC Carlos Vázquez Sierra, coordinador do desenvolvemento de software e coordinador adxunto de física do proxecto; e Titus Mombächer, coordinador técnico de CODEX-b.
A colaboración entre os grupos da UDC e a USC foi clave para cumprir coas datas límite necesarias para a toma de datos antes da finalización do Run 3, o último período de recollida de datos do LHC, a finais de xuño de 2026.
Mover o foco cara ás ‘partículas de vida longa’
O propósito de CODEX-b é poñer o foco nas partículas de vida longa, que adoitan situarse lonxe dos puntos de colisión cara a onde miran os detectores do LHC. A clave do experimento é un ambiente especial ‘activamente blindado e de fondo cero‘, onde só poden aparecer estas partículas ocultas de vida longa antes de desintegrarse.
A colaboración traballa actualmente co prototipo CODEX-beta, unha versión a escala 1:5 de CODEX-b, cun volume aproximado de 2m³. O seu propósito principal é tomar medidas críticas necesarias para deseñar a blindaxe activa do detector de tamaño completo e optimizar o seu concepto, que tamén se emprega noutros dispositivos propostos para partículas de vida longa. CODEX-beta, a pesar do seu pequeno tamaño, tamén pode explorar algúns escenarios novos da física.
Un fito para a ciencia
“Foi una inmensa experiencia, e un gran logro, ser capaces de construír e poñer en marcha o prototipo CODEX-β. O seu éxito demostra o funcionamento dun concepto completamente novo para buscar nova física”, comenta o investigador da UDC Titus Mombächer. Pola súa parte, Carlos Vázquez Sierra, engade: “A integración no sistema de adquisición de datos do experimento LHCb, así como o desenvolvemento dun novo sistema de procesado e análise, foi un dos fitos máis relevantes que contribuíron ao monumental éxito do proxecto”.
Por parte do IGFAE, Emilio X. Rodríguez, un dos investigadores que participa no proceso, destaca: “A instalación do demostrador CODEX-beta é un fito sen precedentes, destacando a colaboración transversal dun amplo grupo de investigadores que, aínda procedendo de diferentes contextos, se unen na consecución dun obxectivo común. Estamos diante dunha oportunidade única para facer física de forma diferente e, por que non, resolver un paradigma da física actual como é a materia escura”.
“Deseñar e construír este prototipo foi un esforzo tremendo dun pequeno grupo de físicos experimentais, teóricos e enxeñeiros, moitos dos cales cederon o seu tempo libre ao proxecto”, destaca Philip Ilten, profesor na Universidade de Cincinnati e voceiro do experimento. O investigador engade: “Os datos deste prototipo serán esenciais para facer realidade este tipo de concepto de detector, demostrando que realmente podemos buscar nova física deste xeito”.
Novas formas de aproximarse á física
De ser aprobado polo CERN, o experimento CODEX-b de tamaño completo, duns 10 m³ de volume, instalarase xunto ao detector LHCb, dentro da caverna do punto de interacción 8 do LHC. O detector, que utilizaría unha tecnoloxía deseñada para o experimento ATLAS, podería explorar unha gama moi ampla de escenarios de Nova Física, que van dende partículas tipo axión ou leptóns neutros pesados, ata partículas escalares lixeiras que se acoplan ao bosón de Higgs.
“Aínda que as partículas de vida longa que CODEX b buscará son bastante lixeiras en masa comparadas co bosón de Higgs, estar preto dun punto de colisión do LHC permite ao experimento explorar interaccións exóticas co propio bosón de Higgs”, explica o investigador do IGFAE Xabier Cid. “Entender como interactúa o Higgs podería estar no núcleo de moitos problemas abertos na física de partículas hoxe, así que superar este fito é realmente emocionante para CODEX beta”, resume.
