¿Está La Nueva Física Aquí? Atom Smashers Consigue Una Sorpresa De Antimateria

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El acelerador de partículas large hadron collider pudo haber encontrado su primera nueva física más allá del modelo estándar en los resultados del experimento lhcb que muestran la descomposición de la materia y la antimateria de manera diferente.

El destructor de átomos más grande del mundo, diseñado como un portal para una nueva visión de la física, ha dado su primer vistazo a lo inesperado: fragmentos de materia que no reflejan el comportamiento de sus homólogos de antimateria.

El descubrimiento, si se confirma, podría reescribir las leyes conocidas de la física de partículas y ayudar a explicar por qué nuestro universo está hecho principalmente de materia y no de antimateria.

Los científicos del Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador circular de partículas de 17 millas (27 km) subterráneo cerca de Ginebra, Suiza, han estado colisionando protones a altas velocidades para crear explosiones de energía. De esta energía se producen muchas partículas subatómicas.

Ahora, los investigadores del experimento LHCb del acelerador informan que algunas partículas de materia producidas dentro de la máquina parecen comportarse de manera diferente a sus contrapartes de antimateria, lo que podría proporcionar una explicación parcial del misterio de la antimateria. [Las pequeñas partículas más frescas en la naturaleza]

Falta de antimateria

Los científicos creen que el universo comenzó con cantidades aproximadamente iguales de materia y antimateria. (Las partículas de antimateria tienen la misma masa de sus gemelos pero una carga opuesta). De alguna manera, durante los 14 mil millones de años siguientes, la mayor parte de la antimateria fue destruida, dejando un universo sobrante de principalmente materia.

Una posible explicación para este resultado se llama "violación de paridad de carga". La violación de CP significa que las partículas de carga opuesta se comportan de manera diferente unas de otras.

Los investigadores de LHCb encontraron evidencia preliminar de que esto está sucediendo cuando las partículas llamadas D-mesones, que contienen "quarks encantados", se descomponen en otras partículas. Los caprichos de quarks encantados, como muchas partículas exóticas, son tan inestables que duran solo una fracción de segundo. Se descomponen rápidamente en otras partículas, y son estos productos los que el experimento detecta. ("LHCb" es la abreviatura de LHC-beauty, otro sabor de quark).

A partir del experimento, los investigadores encontraron una diferencia del 0,8 por ciento en las probabilidades de que las versiones de materia y antimateria de estas partículas se desintegraran en un estado final particular.

Descartando una casualidad

Cuando se trata de la física de partículas, se trata de la calidad de las estadísticas. Medir algo una vez no tiene sentido debido al alto grado de incertidumbre involucrado en sistemas tan pequeños y exóticos. Los científicos confían en realizar mediciones una y otra vez, suficientes veces para descartar la posibilidad de una casualidad.

El nuevo hallazgo se clasifica como un resultado de "3.5 sigma", lo que significa que las estadísticas son lo suficientemente sólidas como para que solo haya un 0.05 por ciento de probabilidad de que el patrón que ven no esté realmente allí. Para que algo cuente como un verdadero descubrimiento en la física de partículas, debe alcanzar un nivel de confianza de 5 sigma.

"Es ciertamente emocionante, y ciertamente vale la pena seguirlo", dijo a WordsSideKick.com el investigador del LHCb Matthew Charles, de la Universidad de Oxford de Inglaterra. "En este punto es una sugerencia tentadora. Es una evidencia de que algo interesante está sucediendo, pero estamos manteniendo el champán en hielo, digamos".

Para fines de 2012, dijo Charles, el Gran Colisionador de Hadrones debería haber recopilado suficientes datos para confirmar o rechazar el resultado.

Derecho de nacimiento de LHC

Si el hallazgo se confirma, sería un gran problema, ya que significaría que la teoría reinante de la física de partículas, llamada Modelo Estándar, está incompleta. Actualmente, el modelo estándar permite algunas infracciones menores de CP, pero no en el nivel del 0,8 por ciento. Para explicar estos resultados, los científicos tendrían que modificar su teoría o agregar alguna física nueva a la imagen existente.

En cualquier caso, el LHC habría comenzado a reclamar su derecho de nacimiento.

"Todo el propósito de conducción del LHC es descubrir y comprender la nueva física más allá del Modelo Estándar", dijo Charles. "Este tipo de análisis es exactamente la razón por la que me uní a LHCb".

Un posible ejemplo del tipo de física nueva que podría explicar dicha violación de PC se llama supersimetría. Esta teoría sugiere que, además de todas las partículas conocidas, hay partículas asociadas supersimétricas que difieren en media unidad de giro. El espín es una de las características fundamentales de las partículas elementales.

Hasta ahora, nadie ha encontrado evidencia directa de supersimetría. Pero si existen partículas supersimétricas, podrían crearse instantáneamente y desaparecer nuevamente durante el proceso de descomposición de partículas. De esa manera, podrían interferir con el proceso de descomposición, explicando potencialmente por qué la materia y la antimateria decaen de manera diferente.

Charles informó los hallazgos del equipo de LHCb esta semana en París en el Simposio de Física del Colisionador de Hadrones.

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