En el mundo de las partículas elementales, Los rastros de una "nueva física" potencial pueden estar ocultos en procesos relacionados con la desintegración de bariones. El análisis de los datos del experimento LHCb en el Gran Colisionador de Hadrones realizado por científicos del Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias en Cracovia tiene, sin embargo, mostró que una de las desintegraciones más raras de bariones que contienen el quark encanto hasta ahora no presenta anomalías.

Bariones, que son partículas compuestas de tres quarks, puede descomponerse en partículas más ligeras. Estos tipos de desintegraciones suelen producirse indirectamente a través del estado intermedio (resonante). Algunas veces, sin embargo, la desintegración procede directamente en un paso (no resonante). El modelo estándar predice que algunas desintegraciones bariónicas no resonantes son extremadamente raras, según el tipo de barión, deberían ocurrir una vez por mil millones de casos, o incluso con menos frecuencia.

"Si la frecuencia de algunas desintegraciones no resonantes fuera diferente a la predicha por el modelo estándar, Podría indicar la existencia de procesos y partículas aún desconocidas, e indican la existencia de "nueva física". Es por eso que las desintegraciones no resonantes han atraído nuestra atención durante tanto tiempo, "explica el profesor Mariusz Witek del Instituto de Física Nuclear de la Academia de Ciencias de Polonia (IFJ PAN) en Cracovia.

El profesor Witek dirigió un grupo de cinco miembros de físicos de Cracovia en busca de desintegraciones no resonantes de bariones encantados Lambda c en datos recopilados en 2011 y 2012 por el experimento internacional LHCb en el Gran Colisionador de Hadrones en Ginebra.

En el estudio, los investigadores se centraron en bariones Lambda c, es decir, partículas hechas de plumón (d), quarks up (u) y charm (c). El quark top (t) más masivo decae tan rápidamente que no se combina en absoluto con otros quarks, para que no cree bariones, cuyas desintegraciones se pudieron observar. Las desintegraciones de las partículas que contienen el segundo quark más grande en términos de masa, la belleza (b) quark, ya ha sido analizado anteriormente, porque sus desintegraciones eran un poco más fáciles de detectar. El grupo de Cracovia participó aquí y contribuyó a la observación de interesantes desviaciones de las predicciones teóricas. En esta situación, solo las desintegraciones de bariones encantados permanecieron en gran parte sin explorar.

"El Modelo Estándar predice que las desintegraciones no resonantes de los bariones Lambda c en tres partículas, un protón y dos muones, deberían ocurrir más o menos una vez en cientos de miles de millones de desintegraciones. Este es un fenómeno mucho más raro que las desintegraciones de bariones que contienen el quark de belleza. , que analizamos anteriormente, "dice el Dr. Marcin Chrzaszcz (IFJ PAN)." Las mediciones y los análisis ahora son mucho más difíciles. Tenemos que investigar un grupo mucho mayor de eventos registrados en el experimento LHCb. Sin embargo, vale la pena hacerlo, porque como recompensa puedes encontrarte con un rastro de procesos mucho más sutiles. Si logramos observar alguna inconsistencia con las predicciones, lo más probable es que esto sea una señal de una 'nueva física' ".

Con fenómenos tan raros, La distinción de las desintegraciones no resonantes de los bariones Lambda c del fondo ha demostrado ser una tarea ardua y que requiere mucho tiempo. Sin embargo, los físicos de Cracovia han logrado mejorar un límite superior en la frecuencia de desintegraciones no resonantes hasta en 100 veces. Se estimó que era menos de uno entre cientos de millones.

"La toma en cuenta de datos adicionales, incluida la segunda ejecución del acelerador LHC, Pronto deberíamos mejorar nuestro resultado en un factor de 10. Entonces estaríamos muy cerca de las predicciones del Modelo Estándar. Si algún tipo de 'nueva física' se manifiesta en las desintegraciones de los bariones Lambda c, esta será la última oportunidad para que se revele. En el presente, no hay el menor rastro de ello, "resume el profesor Witek.

Durante los análisis, los investigadores con sede en Cracovia también observaron desintegraciones resonantes, en el que el barión Lambda c decayó en un protón y un mesón omega. La falta de señales que indiquen otro camino de desintegración resonante, en un protón y un mesón rho, fue algo sorprendente. Sin embargo, este resultado resultó estar en línea con las predicciones teóricas.