✨︎ Resumen (TL;DR):
- UCSB revisó colisiones del detector CMS registradas entre 2016 y 2018 y no encontró agujeros negros cuánticos.
- La búsqueda no detectó esos objetos hasta cerca de 12 TeV y, bajo los parámetros de los modelos estudiados, indica que no puede haber más de 2 dimensiones extra.
- El equipo estrenó un método de machine learning, también buscó esfalerones y no halló ninguno.
Un equipo de físicos de la Universidad de California en Santa Bárbara (UCSB) analizó datos del detector CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), registrados entre 2016 y 2018, para buscar agujeros negros cuánticos. No encontró ninguno hasta una energía cercana a 12 TeV, pero el resultado acota teorías sobre dimensiones extra del espacio y presenta un método de machine learning para separar la señal del ruido.
El trabajo se difundió a mediados de septiembre de 2026 y se basó en colisiones registradas por CMS. El LHC es el mayor acelerador de partículas del mundo, y el análisis revisó los billones de colisiones de protones del experimento.
Un resultado nulo sí aporta información
Los agujeros negros que solemos imaginar son gigantes que devoran estrellas enteras. El equipo buscó el extremo opuesto: objetos más pequeños que un átomo y tan efímeros que, si existieran, se desvanecerían de inmediato.
Rastrear algo así entre los billones de colisiones de protones del LHC es difícil. El análisis concluyó que esos objetos no aparecen hasta cerca de 12 TeV. TeV significa teraelectronvoltios, la unidad con la que se mide la energía de estas colisiones.
Que no aparezcan no vuelve inútil la búsqueda. El resultado establece un límite de exclusión: si esos agujeros negros existieran con las propiedades buscadas, el experimento los habría visto. Como no ocurrió, quedan descartados en ese rango.
“No es un callejón sin salida”, dijo Danyi Zhang, investigadora del laboratorio de Incandela en la UCSB. Zhang describió el resultado como conocimiento real sobre cómo funciona el universo.
La búsqueda acota las dimensiones extra
El interés de fondo era la gravedad cuántica, el punto donde la relatividad general de Einstein y la física cuántica, hoy incompatibles, deberían encajar. Encontrar uno de esos objetos habría abierto una vía directa para estudiarla.
“Si hubiéramos encontrado evidencia, podríamos haber empezado a estudiar directamente la gravedad cuántica”, explicó Tamas Vami, investigador del experimento Compact Muon Solenoid (CMS).
La idea de que el LHC pudiera fabricar agujeros negros nació hace un par de décadas. Depende de que existan dimensiones extra del espacio, demasiado pequeñas para percibirlas, como plantea la teoría de cuerdas. En esas dimensiones, la gravedad, la más débil de las fuerzas del universo, podría filtrarse y volverse mucho más intensa a distancias diminutas.
La teoría de cuerdas plantea un total de 10 dimensiones. Según Vami, las mediciones indican que, al asumir los parámetros de los modelos considerados, no puede haber más de 2 dimensiones extra. Ese es el límite concreto que deja la búsqueda.
Por qué el LHC no podía tragarse la Tierra
Cuando el LHC arrancó, se instaló en la imaginación popular la idea de que crearía un agujero negro estable capaz de engullir el planeta. Estos objetos, bajo las condiciones planteadas, durarían muy poco.
“No durarían mucho tiempo; si creabas uno, se desintegraría de inmediato”, señaló Steven Giddings, teórico de la UCSB y uno de los científicos que en su momento propuso que estos diminutos vacíos en el espacio-tiempo podrían existir bajo ciertas condiciones.
Informes de seguridad y comparaciones con rayos cósmicos de altísima energía que golpean la atmósfera confirmaron que estas colisiones no representan una amenaza.
Los cálculos de Giddings ayudan a dimensionar la distancia frente a ese temor. Sin dimensiones extra, haría falta una energía del orden de mil billones de veces la que hoy alcanza el LHC para producir los agujeros negros más pequeños posibles, del tamaño de un microgramo.
El acelerador ya sondea escalas increíblemente reducidas, una distancia que es al átomo lo que el átomo es a una persona. Aun así, sigue muy lejos de ese umbral.
Un método de machine learning para separar señales
Para separar la señal buscada del ruido de las colisiones ordinarias, el equipo empleó un método nuevo llamado distancia en el espacio de fases, desarrollado por el teórico Nathaniel Craig y colaboradores.
La distancia en el espacio de fases es un método de análisis que permite usar una herramienta de machine learning para separar la señal buscada del ruido de las colisiones ordinarias. La máquina de vectores de soporte (SVM) es una herramienta de machine learning que cumple esa función. El análisis la aplicó por primera vez a datos de física de partículas.
Al combinar este enfoque con la estrategia de sumar la energía de los productos de decaimiento, el equipo superó el método clásico basado en la esfericidad de las colisiones. A diferencia de otros sistemas de caja negra, la SVM es supervisada y permite a los investigadores revisar la matemática detrás de cada resultado.
La segunda búsqueda: los esfalerones
En el mismo estudio, el equipo aplicó el enfoque a una segunda cacería: los esfalerones. No son partículas, sino configuraciones inestables de campos con una firma de energía parecida a la de los agujeros negros.
Estas configuraciones podrían ayudar a explicar por qué el universo está hecho de materia, cuando el Big Bang debió producir materia y antimateria en cantidades iguales.
El equipo tampoco los halló. Con ello fijó límites a la fracción de interacciones que podrían estar produciéndolos.
Qué sigue con el LHC
Descartar regiones de energía una por una es el método, no un consuelo. Así se encontró el bosón de Higgs en 2012, después de décadas de eliminar una zona de energía tras otra.
El LHC está apagado durante la instalación de una serie de mejoras. Su sucesor de alta luminosidad, el HL-LHC, aportará muchos más datos para seguir estrechando el mapa.
Cada búsqueda sin señales recorta el terreno donde la nueva física todavía podría esconderse y deja una herramienta útil para rastrear otras partículas exóticas.
Por ahora, el análisis dejó un límite medible, no una respuesta definitiva: no hay rastro de agujeros negros cuánticos hasta cerca de 12 TeV bajo las propiedades estudiadas. La búsqueda seguirá cuando el HL-LHC aporte más datos.
