Una vista de la caverna experimental del LHCb. Crédito:Maximilien Brice / CERN
El experimento LHCb ha encontrado indicios de lo que podría ser una nueva pieza del rompecabezas de la antimateria perdida en nuestro universo. Han encontrado pruebas tentadoras de un fenómeno denominado violación de la paridad de carga (CP) en partículas conocidas como bariones, una familia de partículas cuyos miembros más conocidos son los protones y neutrones que componen toda la materia del universo.
La idea de que los bariones hechos de materia se comportan exactamente como sus contrapartes de antimateria está relacionada con la idea de la simetría CP. Cualquier violación de esta simetría implicaría que las leyes de la física no son las mismas para las partículas de materia y antimateria.
Esto es importante porque una comprensión detallada de cómo se viola esta simetría en la naturaleza puede contribuir a explicar el abrumador exceso de materia sobre antimateria observado en nuestro universo. a pesar de que el Big Bang debería haber creado cantidades iguales de materia y antimateria en primer lugar.
El Modelo Estándar (SM) de física de partículas predice que existe una pequeña cantidad de violación de CP también en el sector bariónico. Aunque los procesos de violación de CP se han estudiado durante más de 50 años, no se han observado efectos significativos con partículas bariónicas. Es más, La violación de CP como se describe en el SM no es lo suficientemente grande para explicar el desequilibrio materia-antimateria mucho mayor. Por lo tanto, otras fuentes de infracción de CP deben contribuir, y uno de los principales objetivos de LHCb es precisamente buscar nuevas fuentes de infracción de CP.
El nuevo resultado del LHCb se basa en un análisis de los datos recopilados durante los primeros tres años de las operaciones del Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Entre todas las posibles partículas de vida corta creadas como resultado de una colisión protón-protón, la colaboración comparó el comportamiento del barión Λb0 y su contraparte de antimateria, Λb 0 -bar, cuando se descomponen en un protón (o antiprotón) y tres partículas cargadas llamadas piones. Este proceso es extremadamente raro y nunca antes se había observado. La alta tasa de producción de estos bariones en el LHC y las capacidades especializadas del detector LHCb permitieron a la colaboración recolectar una muestra pura de alrededor de 6000 de tales desintegraciones.
La colaboración LHCb comparó la distribución de los cuatro productos de desintegración del Λb 0 y Λb 0 -bariones de barras y cantidades específicas calculadas que son sensibles a la simetría CP. Cualquier diferencia significativa, o asimetría, entre tales cantidades para la materia y los casos de antimateria sería una manifestación de violación del CP.
Los datos del LHCb revelaron un nivel significativo de asimetrías en esas cantidades sensibles a la infracción de CP para el Λb 0 y Λb 0 -barionario decae, con diferencias en algunos casos de hasta el 20 por ciento.
En general, la significancia estadística, que es la forma en que los físicos se refieren a la probabilidad de que este resultado no haya ocurrido por casualidad, está en el nivel de 3.3 desviaciones estándar, y se reclama un descubrimiento cuando este valor alcanza cinco desviaciones estándar. Estos resultados, publicado hoy en Física de la naturaleza , pronto se actualizará con el conjunto de datos más grande recopilado hasta ahora durante la segunda ejecución del LHC. Si esta evidencia anterior de violación de CP se ve nuevamente con mayor importancia en la muestra más grande, el resultado será un hito importante en el estudio de la infracción de CP.
