Deterioro muy raro de un mesón de belleza que involucra un electrón y un positrón observado en LHCb. Crédito:Imperial College London
La Colaboración LHCb en el CERN ha encontrado partículas que no se comportan como deberían de acuerdo con la teoría rectora de la física de partículas:el Modelo Estándar.
El modelo estándar de física de partículas predice que las partículas llamadas quarks de belleza, que se miden en el experimento LHCb, debería decaer en muones o electrones en igual medida. Sin embargo, el nuevo resultado sugiere que esto puede no estar sucediendo, lo que podría apuntar a la existencia de nuevas partículas o interacciones no explicadas por el Modelo Estándar.
Físicos del Imperial College London y las Universidades de Bristol y Cambridge dirigieron el análisis de los datos para producir este resultado. con fondos del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología. El resultado se anunció hoy en la conferencia Moriond Electroweak Physics y se publicó como preimpresión.
Más allá del modelo estándar
El modelo estándar es la mejor teoría actual de la física de partículas, describiendo todas las partículas fundamentales conocidas que componen nuestro Universo y las fuerzas con las que interactúan.
Sin embargo, el Modelo Estándar no puede explicar algunos de los misterios más profundos de la física moderna, incluyendo de qué está hecha la materia oscura y el desequilibrio de materia y antimateria en el Universo.
Por lo tanto, los investigadores han estado buscando partículas que se comporten de formas diferentes a las que cabría esperar en el Modelo Estándar. para ayudar a explicar algunos de estos misterios.
Dr. Mitesh Patel, del Departamento de Física de Imperial y uno de los principales físicos detrás de la medición, dijo:"Estábamos temblando cuando miramos los resultados por primera vez, estábamos tan emocionados. Nuestros corazones latieron un poco más rápido.
"Es demasiado pronto para decir si esto realmente es una desviación del modelo estándar, pero las posibles implicaciones son tales que estos resultados son lo más emocionante que he hecho en 20 años en el campo. Ha sido un largo viaje para llegar aquí . "
El experimento LHCb es uno de los cuatro grandes experimentos del Gran Colisionador de Hadrones del CERN. situado bajo tierra en la frontera franco-suiza cerca de Ginebra. Crédito:CERN
Bloques de construcción de la naturaleza
Los resultados de hoy fueron producidos por el experimento LHCb, uno de los cuatro enormes detectores de partículas del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN.
El LHC es el colisionador de partículas más grande y poderoso del mundo:acelera las partículas subatómicas a casi la velocidad de la luz. antes de aplastarlos entre sí. Estas colisiones producen una explosión de nuevas partículas, que luego los físicos registran y estudian para comprender mejor los componentes básicos de la naturaleza.
La medición actualizada cuestiona las leyes de la naturaleza que tratan a los electrones y a sus primos más pesados, muones, idénticamente, salvo pequeñas diferencias debidas a sus diferentes masas.
Según el modelo estándar, los muones y electrones interactúan con todas las fuerzas de la misma manera, por lo que los quarks de belleza creados en LHCb deberían descomponerse en muones con tanta frecuencia como lo hacen en electrones.
Pero estas nuevas mediciones sugieren que las desintegraciones podrían estar ocurriendo a diferentes ritmos, lo que podría sugerir partículas nunca antes vistas inclinando las escamas lejos de los muones.
Apertura del detector LHCb para instalar una actualización. Crédito:CERN
Doctorado Imperial estudiante Daniel Moise, quien hizo el primer anuncio de los resultados en la conferencia Moriond Electroweak Physics, dijo:"El resultado ofrece una sugerencia intrigante de una nueva partícula o fuerza fundamental que interactúa de una manera que las partículas actualmente conocidas por la ciencia no lo hacen.
"Si esto se confirma con más mediciones, tendrá un impacto profundo en nuestra comprensión de la naturaleza al nivel más fundamental ".
No es una conclusión inevitable
En física de partículas, el estándar de oro para el descubrimiento es cinco desviaciones estándar, lo que significa que hay una probabilidad de 1 entre 3,5 millones de que el resultado sea una casualidad. Este resultado es tres desviaciones, lo que significa que todavía hay una probabilidad de 1 en 1000 de que la medición sea una coincidencia estadística. Por tanto, es demasiado pronto para sacar conclusiones firmes.
Dr. Michael McCann, quien también jugó un papel principal en el equipo Imperial, dijo:"Sabemos que debe haber nuevas partículas por descubrir porque nuestra comprensión actual del Universo se queda corta en muchos sentidos; no sabemos de qué está hecho el 95% del Universo, o por qué hay un desequilibrio tan grande entre materia y antimateria, ni entendemos los patrones en las propiedades de las partículas que conocemos.
"Mientras tenemos que esperar la confirmación de estos resultados, Espero que algún día miremos hacia atrás en esto como un punto de inflexión, donde comenzamos a responder a algunas de estas preguntas fundamentales ".
Ahora le corresponde a la colaboración del LHCb verificar aún más sus resultados cotejando y analizando más datos, para ver si persiste la evidencia de algunos fenómenos nuevos. Se espera que el experimento LHCb comience a recopilar nuevos datos el próximo año, después de una actualización del detector.
