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Gravitón

Se espera que una partícula de fuerza hipotética , el gravitón (G ) , es el mediador de la gravedad, de una manera similar a la que las fuerzas electromagnéticas , débiles y fuertes, se expresan a través del intercambio de bosones gauge : el fotón , los bosones débiles W y Z y los gluones , respectivamente.

Algunos de los nuevos escenarios de física de partículas más allá del Modelo Estándar, basados ​​en dimensiones espaciales extras , predicen la existencia de excitaciones del gravitón . En caso de que ésto exista , se espera que tales resonancias pesadas se produzcan en el LHC y se muestren en la masa invariante de los productos de desintegración . Dado que el gravitón se acopla a energía-momento (y no a la masa como la teoría de Newton sugiere ! ) debería decaer en pares de leptones , quarks y bosones , incluidos los pares de fotones y de gluones , aunque el fotón y el gluón no tienen masa .

De interés particular para el Z -Path son las desintegraciones del gravitón en estados finales con di-leptones, di-fotones y 4-leptones (ZZ) , que se utilizaron para medir el bosón Z , descubrir el bosón de Higgs , y en la búsqueda del hipotético bosón gauge Z ' .

Recordemos que la identificación de los bosones Z y Z ' es similar , aunque tienen masas muy distintas; ambos decaen en di-leptones y ninguno se desintegra en di-fotones. El bosón de Higgs se desintegra en di-fotones y ZZ (4-leptones ); a pesar de que se observa en su desintegración a un par de leptones pesados ​​(tau), la desintegración en di-electrones y di-muones está fuertemente suprimida porque estos leptones tienen pequeñas masas y el Higgs se acopla a la masa, al contrario que el gravitón !

Espera, esto se está poniendo confuso. La masa invariante me dice que he identificado partículas conocidas o descubierto otras nuevas , pero ¿cómo puedo saber lo que he descubierto ?

Aquí es donde tenemos que considerar , además de la carga y masa eléctrica, una propiedad fundamental intrínseca de las partículas, de la que es posible que hayas oído hablar , usado ​​y aprovechado en - spin .

El fotón, Z y Z ' tienen espín 1, el bosón de Higgs tiene espín 0 y el gravitón tiene espín 2. Si usted está preocupado acerca de por qué el gravitón tiene espín 2 y el fotón espín 1, piense en la diferencia entre las dos fuerzas . La gravedad, en contraste con el electromagnetismo, sólo es atractiva

La teoría del espín se rige (junto con otras propiedades que todavía no hemos conocido) por la Mecánica Cuántica. La partícula que decae satisface ciertas leyes de conservación, tales como la conservación de la carga eléctrica, la energía y el impulso. La conservación del momento angular y de espín se añade, e impone restricciones sobre desintegraciones permitidas de partículas . El bosón de Higgs puede decaer a 2 partículas de espin-1 o 2 partículas de espin-1/2 (recordar que la desintegración del Higgs a pares de electrones o muones no se observa porque estos leptones son de masas pequeñas). Los bosones Z y Z' pueden decaer a 2 partículas de espín-1/2, pero no a 2 partículas de espin-1. El gravitón puede decaer a 2 partículas de spin-1/2, o a 2 partículas de de espin-1.