Un análisis del Gran Colisionador de Hadrones confirma que algo raro está pasando

 

Autor: Ryan F. Mandelbaum. Imagen: La sala de acceso al experimetno LHCb del Gran Colisionador de Hadrones. Foto: CERN. Una anomalía que desafía la teoría de la física de partículas ha persistido en los resultados de un nuevo experimento del Gran Colisionador de Hadrones. El acelerador de partículas más grande del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Ginebra, Suiza, realiza una serie de experimentos que buscan responder a las preguntas sin respuesta sobre la naturaleza del universo.

En su mayoría, estos experimentos han descartado teorías que describen partículas exóticas para explicar la materia oscura. Pero uno de los experimentos, llamado LHCb, ha descubierto una pequeña desviación entre lo que han medido y lo que predice la teoría central de la física de partículas, llamada modelo estándar. Después de tres años de análisis de datos, la discrepancia se mantiene, señal de una potencial nueva física.

Los aceleradores de partículas buscan nuevas partículas usando la ecuación E = mc 2 (que dice que la energía y la masa son equivalentes). Aceleran las partículas a casi la velocidad de la luz y las aplastan dentro de los detectores, donde la energía liberada se convierte en partículas que no se ven a menudo en la Tierra. Así es como los físicos descubrieron el bosón de Higgs, por ejemplo. Pero como este método de producción directa no produce nuevas partículas, otros experimentos buscan indirectamente indicios de una nueva física, como observar cómo las partículas se desintegran en otras partículas.

 

Entre las desintegraciones más intensamente estudiadas está la rara B0→ K*0µ+µ−. Un mesón B se desintegra en un kaón y dos muones. En pocas palabras, los átomos están hechos de electrones, protones y neutrones; los protones y los neutrones están hechos de quarks. Hay seis tipos de quarks (cada uno de los cuales tiene una antipartícula, que es básicamente la misma partícula con la carga opuesta). Los seis quarks se llaman arriba, abajo, extraño, encanto, cima y fondo. La partícula B0 contiene un quark abajo y un quark anti-fondo. Cuando el LHC crea estas partículas B0, se desintegran. Los físicos están interesados ​​en el evento raro de desintegración en K*0, que consiste en un quark abajo y un quark anti-extraño (que se desintegra aún más), más dos muones (los muones son como un primo pesado del electrón).11 acelerdor 1

¿Por qué es interesante esta desintegración? En algunos aspectos, lo que los físicos miden realmente difiere ligeramente de sus expectativas. Estas diferencias aún no han pasado la llamada prueba de cinco sigmas; la comunidad de físicos ha acordado una diferencia de cinco desviaciones estándar entre el experimento y la teoría para anunciar un verdadero descubrimiento. Básicamente, piensa en cada una de las miles de millones de colisiones por segundo que suceden en el LHC como un experimento. Algunas de esas colisiones producirán partículas B0, y algunas de esas B0 se descompondrán de la manera específica que los físicos quieren estudiar. Los físicos necesitan ejecutar el experimento muchas, muchas veces para construir suficientes estadísticas para saber si lo que observan encaja con la teoría o no.

Esta semana, los físicos de LHCb anunciaron que la discrepancia entre teoría y experimento ha persistido con nuevos datos. No nos acerca al anuncio dee un descubrimiento, porque no aumenta la importancia estadística ni nos acerca a cinco desviaciones estándar. Pero al menos proporciona una verificación de consistencia, dado que los nuevos datos han hecho desaparecer otras discrepancias del LHC.

Para este análisis, la atención se centra en la combinación de ángulos en que viajan las partículas después de la desintegración de B0. El físico del LHCb Patrick Koppenburg aborda los detalles aquí. Básicamente, estos ángulos muestran dónde van las partículas resultantes durante la desintegración. Los físicos pueden usar estos ángulos para calcular asimetrías, como las que hay entre los dos muones que se mueven hacia adelante y hacia atrás. La asimetría de los muones concuerda en su mayoría con el modelo estándar, pero para una asimetría calculada en base a una combinación de los ángulos restantes en el sistema de desintegración, el modelo estándar predice un valor diferente de lo que los experimentos han medido.

En cuanto a qué podría causar la discrepancia, aún no está claro. Quizás haya partículas desconocidas que sean culpables. Pero los físicos no han descartado explicaciones más mundanas, como interacciones entre quarks que podrían estar exhibiendo su propio efecto.

Aun así, este tipo de tensiones podría ser la base de nuevas y emocionantes historias de la física. Koppenburg dijo a Gizmodo que están buscando incorporar datos tomados en 2017 y 2018 en el análisis. “Cuantos más datos haya, más importancia habrá que darle”, dijo.

https://es.gizmodo.com/un-analisis-del-gran-colisionador-de-hadrones-confirma-1842285920

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