El experimento Belle II ha estado recopilando datos de mediciones físicas durante aproximadamente un año. Después de varios años de trabajos de reconstrucción, tanto el acelerador de electrones-positrones SuperKEKB como el detector Belle II se han mejorado en comparación con sus predecesores para lograr una velocidad de datos 40 veces mayor.

Científicos de 12 institutos en Alemania están involucrados en la construcción y operación del detector, desarrollar algoritmos de evaluación y analizar los datos. El Instituto Max Planck de Física hizo una contribución sustancial al desarrollo del detector más interno altamente sensible, el detector de vértices de píxeles.

Con la ayuda de Belle II, Los científicos están buscando rastros de nueva física que puedan explicar la ocurrencia desigual de materia y antimateria y la misteriosa materia oscura. Una de las partículas no descubiertas hasta ahora que está buscando el detector Belle II es el bosón Z ′, una variante del bosón Z, que actúa como una partícula de intercambio para la interacción débil.

Hasta donde sabemos, aproximadamente el 25% del universo consiste en materia oscura, mientras que la materia visible representa algo menos del 5% del presupuesto energético. Ambas formas de materia se atraen entre sí a través de la gravedad. La materia oscura forma así una especie de plantilla para la distribución de la materia visible. Esto puede ser visto, por ejemplo, en la disposición de las galaxias en el universo.

Vínculo entre materia oscura y normal

El bosón Z 'puede jugar un papel interesante en la interacción entre la materia oscura y visible, (es decir., podría ser una especie de mediador entre las dos formas de materia). El bosón Z ′ puede, al menos teóricamente, resultar de la colisión de electrones (materia) y positrones (antimateria) en el SuperKEKB y luego desintegrarse en partículas invisibles de materia oscura.

El bosón Z 'puede ayudar a los científicos a comprender el comportamiento de la materia oscura. Y lo que es más, el descubrimiento del bosón Z ′ también podría explicar otras observaciones que no son consistentes con el modelo estándar, la teoría fundamental de la física de partículas.

Pista importante:detección de pares de muones

Pero, ¿cómo se puede detectar el bosón Z 'en el detector Belle II? No directamente, eso es seguro. Los modelos teóricos y las simulaciones predicen que el bosón Z ′ podría revelarse a través de interacciones con muones, los parientes más pesados ​​de los electrones. Si los científicos descubren un número inusualmente alto de pares de muones de carga opuesta después de las colisiones electrón / positrón, así como desviaciones inesperadas en la conservación de energía y momento, esto sería una indicación importante del bosón Z '.

Sin embargo, los nuevos datos de Belle II aún no han proporcionado ninguna indicación del bosón Z '. Pero con los nuevos datos, los científicos pueden limitar la masa y la fuerza de acoplamiento del bosón Z ′ con una precisión previamente inalcanzable.

Más datos, análisis más precisos

"A pesar de la pequeña cantidad de datos, ahora podemos realizar mediciones que nunca antes se habían hecho, "dice el portavoz de los grupos alemanes, Dr. Thomas Kuhr de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich. "Esto subraya el importante papel del experimento Belle II en el estudio de partículas elementales".

Estos resultados iniciales provienen del análisis de una pequeña cantidad de datos recopilados durante la fase de inicio de SuperKEKB en 2018. Belle II entró en pleno funcionamiento el 25 de marzo de 2019. Desde entonces, el experimento ha estado recopilando datos mientras mejora continuamente la tasa de colisión de electrones y positrones.

Si el experimento está perfectamente ajustado, proporcionará muchos más datos que en los análisis publicados recientemente. Por lo tanto, los físicos esperan obtener nuevos conocimientos sobre la naturaleza de la materia oscura y otras preguntas sin respuesta.