Por un tiempo, Los investigadores han observado varias anomalías en las desintegraciones de los mesones de belleza en los datos procedentes del experimento LHCb en el Gran Colisionador de Hadrones. ¿Son algo más que fluctuaciones estadísticas? El último análisis, teniendo en cuenta los llamados efectos de larga distancia en la desintegración de partículas, aumenta la probabilidad de que las anomalías no sean un error en las técnicas de medición.

Mientras que los científicos que buscan rastros directos de nueva física intentan eliminar todas las posibles señales nuevas en las colisiones de partículas, revelando el vacío predicho por el Modelo Estándar, otros que miran otros fenómenos comienzan a ver señales anómalas crecientes en el océano de datos que no están resueltos.

El Modelo Estándar es un conjunto de herramientas teóricas desarrolladas en la década de 1970 para describir fenómenos que ocurren a escala de núcleos atómicos y partículas elementales. Funciona muy bien, pero no puede dar respuestas a algunas preguntas importantes. ¿Por qué las partículas elementales tienen masas particulares? ¿Por qué crean familias? ¿Por qué la materia domina tan claramente sobre la antimateria? ¿En qué consiste la materia oscura? Existe una creencia bien fundada entre los físicos de que el modelo estándar solo describe un fragmento de la realidad, y necesita ser ampliado.

"Durante mucho tiempo en el LHC, ha habido una intensa búsqueda de todo lo que la física actual no puede explicar. En el presente, la búsqueda de nuevas partículas o fenómenos de forma directa sigue siendo infructuosa. Sin embargo, Se han encontrado varias anomalías en datos que contienen desintegraciones de mesones de belleza. Cada día son más interesantes porque cuantos más datos procesamos y más efectos tenemos en cuenta a la hora de describirlos, cuanto más son visibles, "explica el Dr. Marcin Chrzaszcz (IFJ PAN, Universidad de Zurich), coautor de la última publicación de la revista Revista Física Europea C . Los otros tres autores son Christoph Bobeth de la Universidad Técnica de Munich, Danny van Dyk de la Universidad de Zurich (UZ), y Javier Virto del PM y el Centro de Física Teórica del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge, NOSOTROS.

Mesones, partículas formadas por pares quark-antiquark, vienen en muchas variedades. Los mesones B (belleza) contienen un quark down, uno de los componentes de los protones y neutrones que es común en la naturaleza, y un anti-quark de belleza. Los mesones son sistemas inestables y se desintegran rápidamente en formas que se describen como canales de desintegración. Una de estas anomalías se observó en el canal de desintegración del mesón B a otro mesón (K *; este mesón contiene un quark extraño en lugar de un quark de belleza) y un par muón-antimuón (los muones son partículas elementales con propiedades similares a los electrones, solo casi 200 veces más masivo).

"En cálculos anteriores, se asumió que cuando el mesón se desintegra, no hay más interacciones entre sus productos. En nuestros últimos cálculos, también hemos incluido efectos de larga distancia llamados bucles de encanto. Con cierta probabilidad, los productos de la descomposición interactúan entre sí, por ejemplo intercambiando gluones, la partícula responsable de interacciones fuertes, uniendo quarks en protones y neutrones, "dice el Dr. van Dyk (UZ).

El efecto de las mediciones en física generalmente se describe por el valor de la desviación estándar sigma. Un efecto que difiera de las predicciones en más de tres desviaciones estándar (3 sigma) se trata como una observación. Se dice que se ha hecho un descubrimiento cuando la precisión supera los 5 sigma (lo que significa una probabilidad de menos de uno en 3,5 millones de que una fluctuación aleatoria dé el resultado observado). Los análisis de las desintegraciones de los mesones B a los mesones K * y los pares muón-antimuón mostraron una tensión con la predicción del modelo estándar de 3.4 sigma (en otros canales de desintegración, se observaron anomalías de naturaleza similar). Mientras tanto, la inclusión de efectos de largo alcance en la descripción teórica aumentó este valor a 6,1 sigma. Los investigadores esperan que los métodos matemáticos propuestos, aplicado a canales de decaimiento similares, También aumentará significativamente la precisión de las estimaciones.

“Las anomalías detectadas no desaparecen en análisis posteriores. Ahora que se ha elaborado la descripción teórica de estos procesos, todo depende solo de la precisión estadística, que está determinado por el número de desintegraciones que se analizan. Probablemente tengamos una cantidad suficiente dentro de dos o tres años para confirmar la existencia de una anomalía con una credibilidad que nos da derecho a hablar de un descubrimiento, "dice el Dr. Chrzaszcz.

Se desconoce el origen de las anomalías observadas. Muchos físicos proponen que una partícula elemental desconocida fuera del Modelo Estándar puede ser responsable de su existencia. Un buen candidato, por ejemplo, sería el bosón Z ', propuesto por los teóricos. Verificación directa de esta hipótesis, sin embargo, Requeriría más experimentos realizados en un acelerador más potente que la configuración moderna del LHC.