Esquema del artista de cómo Lunar Prospector proporcionó datos para estimar la vida útil de los neutrones. Los rayos cósmicos que golpean la superficie de la luna expulsan neutrones que vuelan gradualmente al espacio. A medida que los neutrones se mueven a mayores altitudes, pasa más tiempo, y más neutrones se desintegran radiactivamente. Lunar Prospector contó el número de neutrones en varias altitudes, permitiendo a los científicos comparar los números de neutrones a través de altitudes. Usando modelos, los investigadores podrían entonces estimar la vida útil de los neutrones. Crédito:JHU / APL
Una de las mejores oportunidades para probar la física más allá del modelo estándar se basa en algo llamado matriz Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM). El modelo estándar insiste en que la matriz CKM, que describe la mezcla de quarks, debe ser unitario. Pero una creciente evidencia sugiere que durante ciertas formas de desintegración radiactiva, la unitaridad de la matriz CKM podría romperse.
En la reunión de otoño de 2021 de la División de Física Nuclear de APS, Los investigadores discuten cómo una misión lunar de la NASA y un importante progreso teórico podrían ayudar a ajustar el modelo estándar.
La vida útil del neutrón libre juega un papel importante en la prueba de la unitaridad de la matriz CKM. Sin embargo, dos métodos predominantes para medirlo entran en grave conflicto. Así que Jack Wilson y un equipo del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins y la Universidad de Durham decidieron pensar fuera de la caja, yendo al espacio exterior.
Aprovechando los datos de la misión Lunar Prospector de la NASA, que envió una nave espacial a orbitar la luna, los científicos realizaron la segunda medición de la vida útil de los neutrones desde el espacio. Redujeron la incertidumbre en un orden de magnitud.
"Nuestro resultado abre una tercera forma de medir la vida útil de los neutrones. El uso de esta técnica en una misión dedicada podría poner fin a un enigma de décadas en física fundamental". "dijo Wilson, quien compartirá los resultados en la reunión del 13 de octubre.
Se publicará una publicación el mismo día de Revisión física C .
Los valores de los elementos Vud y Vus de la matriz CKM obtenidos de diferentes experimentos de desintegración beta, versus el requisito de unitaridad del modelo estándar. Crédito:Chien Yeah Seng
Por último, romper la unitaridad de la matriz CKM —y encontrar una física más allá del modelo estándar— exigiría una mayor discrepancia entre la teoría y el experimento. La revisión más reciente del campo midió el desacuerdo en aproximadamente tres sigma.
"El nivel significativo actual de las anomalías observadas aún no es suficiente para declarar un descubrimiento. El principal factor limitante es el nivel de precisión de las entradas de la teoría del modelo estándar, "dijo Chien Yeah Seng, investigador postdoctoral en la Universidad de Bonn.
En la reunión, Seng compartirá la historia detrás de la investigación teórica que reveló este indicio de nueva física y discutirá el progreso para hacer que la teoría sea más precisa.
Su colaborador Luchang Jin, profesor de la Universidad de Connecticut y uno de los pioneros teóricos detrás de la reciente muon gramo -2 cálculos, presenta investigaciones recientes que refinan un componente teórico clave. El estudio reduce drásticamente las incertidumbres en las constantes de baja energía utilizadas para los cálculos teóricos.
Seng trazará el camino para encontrar una discrepancia de cinco sigma, incluido el trabajo de Jin sobre correcciones radiativas, correcciones de ruptura de isospin, y correcciones de la estructura nuclear. Él predice que podríamos ver un gran avance incluso en los próximos años.
