Todas las teorías físicas son representaciones simplificadas de la realidad, y como consecuencia, tienen un rango específico de aplicabilidad. Muchos científicos que trabajaban en el experimento LHCb en el CERN tenían la esperanza de que la precisión excepcional en la medición de la rara desintegración del mesón Bs0 delinearía por fin los límites del Modelo Estándar. la teoría actual de la estructura de la materia, y revelar fenómenos desconocidos para la física moderna. Pero el espectacular resultado del último análisis solo ha servido para ampliar el rango de aplicabilidad del Modelo Estándar.

Los mesones son partículas inestables que surgen como resultado de colisiones de protones. Los físicos están convencidos de que en algunas desintegraciones muy raras de estas partículas, potencialmente pueden ocurrir procesos que pueden revelar la física, con la participación de partículas elementales previamente desconocidas. Los científicos del LHC han estado investigando la descomposición del mesón Bs0 en un muón y un anti-muón. El análisis más reciente, llevado a cabo para un número mucho mayor de eventos que nunca, ha logrado un resultado que muestra una excelente concordancia con las predicciones del Modelo Estándar.

Prof. Mariusz Witek del Instituto de Física Nuclear de la Academia de Ciencias de Polonia (IFJ PAN) en Cracovia, dice, "Este resultado es una victoria espectacular, solo que es un poco pírrica. Está, De hecho, uno de los pocos casos en los que la experimentación concuerda con la teoría, pero todavía causa preocupación. Junto con la mejora en la precisión de la medición de las desintegraciones de los mesones Bs0, esperábamos ver nuevos fenómenos más allá del modelo estándar, que sabemos con certeza que no es la teoría última. Pero en vez, sólo hemos demostrado que el modelo es más preciso de lo que pensamos originalmente ".

El Modelo Estándar es un marco teórico desarrollado en la década de 1970 para describir fenómenos que ocurren entre partículas elementales. El modelo describe la materia como compuesta de partículas elementales de un grupo llamado fermiones, incluyendo quarks (abajo, hasta, extraño, encanto, verdad y belleza) y leptones (electrones, muones, tauones y sus neutrinos asociados). En el modelo, también hay partículas de antimateria asociadas con sus respectivas partículas de materia. Los bosones intermedios son responsables de transportar fuerzas entre fermiones; los fotones son los portadores de fuerzas electromagnéticas; ocho tipos de gluones son portadores de fuerzas fuertes; bosones W +, W- y Z0 son responsables de transportar fuerzas débiles. El bosón de Higgs, descubierto recientemente en el LHC, da masa a las partículas (todas excepto los gluones y fotones).

Los muones son partículas elementales con características similares a las de los electrones, solo alrededor de 200 veces más masivo. Sucesivamente, Los mesones B son partículas inestables formadas por dos quarks:un anti-quark beauty y un down, hasta, quark extraño o encanto. La desintegración del mesón Bs0 en un muón y un anti-muón (dotado de carga eléctrica positiva) ocurre muy raramente. En el período analizado de operación del LHCb, hubo cientos de billones de colisiones de protones durante las cuales se registraron cascadas enteras de partículas secundarias en desintegración. Con una cantidad tan grande de eventos en un proceso de selección de múltiples etapas, sólo fue posible identificar algunos casos de esta descomposición. Uno de ellos se puede ver en 3D aquí.

En su análisis más reciente, El equipo del experimento del LHCb tuvo en cuenta no solo la primera sino también la segunda fase de funcionamiento del LHC. Las estadísticas más profundas proporcionaron una precisión de medición de la desintegración excepcional del mesón de belleza en un muón y un anti-muón, hasta 7,8 desviaciones estándar (comúnmente denotado por la letra griega sigma). En la práctica, esto significa que la probabilidad de registrar un resultado similar por fluctuación aleatoria es de menos de uno a más de 323 billones.

"La espectacular medición de la desintegración del mesón de belleza en un par muón-anti-muón concuerda con las predicciones del Modelo Estándar con una precisión de hasta nueve lugares decimales, "dice el profesor Witek.

A pesar del resultado, Los físicos confían en que el modelo estándar no es una teoría perfecta. No tiene en cuenta la existencia de gravedad, no explica el dominio de la materia sobre la antimateria en el universo contemporáneo, no ofrece ninguna explicación de la naturaleza de la materia oscura, no da respuestas sobre por qué los fermiones se componen de tres familias. Además, para que funcione el modelo estándar, más de 20 constantes elegidas empíricamente deben tenerse en cuenta, incluyendo la masa de cada partícula.

"El último análisis reduce significativamente los valores de los parámetros que deberían ser asumidos por ciertas extensiones propuestas actualmente del Modelo Estándar, por ejemplo, teorías supersimétricas. Asumen que cada tipo existente de partícula elemental tiene su propia contraparte más masiva:su supercompañera. Ahora, como resultado de las mediciones, los teóricos que se ocupan de la supersimetría tienen una posibilidad reducida de adaptar su teoría a la realidad. En lugar de acercarme la nueva física vuelve a retroceder, ", concluye el profesor Witek.

Los físicos planean continuar sus estudios de la desintegración del mesón Bs0 en el par muón y anti-muón. Todavía existe la posibilidad de que los efectos no descubiertos son menores de lo esperado y continúan perdiéndose en errores de medición.