El misterio de la partícula que forma la materia oscura
‘Búsqueda de la materia oscura en asociación con pares de quark top en el experimento del CMS (Compact Muon Solenoid)’ es el título de la tesis doctoral de Juan García Ferrero, dirigida por Johatan Piedra Gómez en la Universidad de Cantabria. Sobre las materias de astronomía y astrofísica, cosmología y cosmogonía, su punto de partida es que «ciertas observaciones y medidas cosmológicas y astrofísicas del último siglo nos permiten afirmar que el Universo ha de contener una componente material insensible a la interacción electromagnética, relativamente abundante, conocida como materia oscura (DM en sus siglas en inglés)». La física ha podido explicar la materia ordinaria y sus fenómenos en términos de partículas elementales, «lo que nos induce a pensar que la DM está formada por otra partícula o partículas».
La tesis de García Ferrero buscó la materia oscura «producida en asociación con pares de quark topo, usando una luminosidad integrada de colisiones protón-protón en el LHC del CERN». Proponía la interacción de la DM con la materia ordinaria por medio de una partícula de espín cero, similar a la partícula de Higgs. «Finalmente, no se observa ningún exceso respecto a la predicción del modelo estándar». Aunque se señala que «la búsqueda de DM en asociación con pares de quark top es en cualquier caso una búsqueda consolidada dentro del programa de LHC».
El experimento CMS llevó a cabo sendas búsquedas en los canales dileptónico y semileptónico. Se han publicado repetidos análisis sobre las tres estrategias en las que se investiga para obtener nuevas evidencias sobre la materia oscura. En una de estas tres estrategias se centra la tesis del investigador leonés.
Su método se basa en separación de señal en relación al fondo, con una nueva variable inspirada en la reconstrucción cinemática de la desintegración dileptónica. La finalidad es obtener el momento transverso de la partícula mediadora de espín cero, «lo que no es posible de modo analítico, así que debe acudirse a una estrategia numérica».