El Descubrimiento De Partículas Subatómicas Raras Empuja Los Límites De La Física Actual

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Los físicos en el gran colisionador de hadrones han observado una descomposición de partículas muy inusual que pone nuevas restricciones en el modelo estándar que gobierna la física de partículas.

Las observaciones de acciones de partículas subatómicas extremadamente raras han permitido a los científicos poner uno de los límites más estrictos hasta ahora en la teoría reinante de la física de partículas.

Los físicos en el acelerador de partículas más grande del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Ginebra, Suiza, han observado cómo un tipo de partícula llamada mesones B se descompone en otras partículas llamadas muones, un hecho muy inusual. Al medir con qué frecuencia sucede esto, los científicos pueden probar las predicciones hechas por el Modelo Estándar, la teoría que gobierna el reino de estas pequeñas partículas.

Esta teoría es muy exitosa al describir todos los bloques de construcción conocidos de la materia, incluidos los protones, neutrones y electrones que forman los átomos, y muchos de sus primos más exóticos. Sin embargo, los físicos saben que el modelo estándar está incompleto porque no incluye materia oscura o energía oscura.

Estos componentes invisibles del universo nunca han sido detectados directamente, pero se cree que componen el 96 por ciento del cosmos. Los físicos esperan que al estudiar algunos de los eventos de partículas más raros, puedan acercarse más a encontrar los agujeros en el Modelo Estándar y descubrir nuevas físicas. [Las partículas más pequeñas de la naturaleza disecadas (infografía)]

Explotando nuevas partículas.

Los hallazgos provienen de un experimento en el LHC llamado LHCb (para LHC Beauty), que colisiona protones entre sí dentro del anillo subterráneo de 27 kilómetros (17 millas) del acelerador.

Cuando los protones chocan, crean explosiones energéticas que dan lugar a una gran cantidad de otras partículas, algunas mundanas y otras exóticas. Algunos de estos incluyen los mesones B, específicamente una especie llamada mesón B (B-sub-s), que está hecha de un extraño quark y un antiquark inferior. (Todas las partículas en el Modelo estándar tienen partículas asociadas de antimateria con la misma masa pero carga opuesta. Un antiquark es la pareja de antimateria del quark, que es un componente de los protones y neutrones).

Los mesones Bs son partículas inestables que generalmente surgen por menos de un segundo antes de descomponerse en otra cosa. Es muy inusual, pero no desconocido, que se descompongan en dos muones.

Ahora, los científicos de LHCb han medido la tasa precisa a la que se descomponen en dos muones: menos de 4.5 decaimientos por mil millones de desintegraciones de Bs.

"El resultado de LHCb en Bs en descomposición a dos muones lleva nuestro conocimiento del Modelo Estándar a un nivel sin precedentes y nos dice la cantidad máxima de nueva física que podemos esperar, si es que la hay, en esta muy rara decadencia", dijo el portavoz de LHCb, Pierluigi Campana. una declaración. "Sabemos que este es un resultado importante para la comunidad teórica".

Extraña antimateria

Los nuevos hallazgos podrían ayudar a aclarar el misterio de por qué el universo está hecho principalmente de materia, y no de antimateria.

Cuando el universo fue creado en el Big Bang hace aproximadamente 13.7 mil millones de años, probablemente contenía partes casi iguales de materia y antimateria. Cuando una partícula de materia se encuentra con su hermano de antimateria, los dos se aniquilan para convertirse en energía pura.

Por alguna razón, la mayor parte de la materia y la antimateria en el universo temprano parecen haber sido aniquiladas, dejando atrás un exceso de materia que creó las estrellas y galaxias y planetas que vemos hoy. Pero los científicos no saben por qué había materia sobrante.

La mejor suposición de los físicos para la asimetría entre materia y antimateria es que la materia y la antimateria se descomponen en otras partículas a ritmos ligeramente diferentes. Al estudiar las raras descomposiciones de las partículas, como el mesón Bs, que contienen antimateria, los investigadores esperan acercarse más a la respuesta.

"A veces sentimos que Aquiles persigue a la tortuga", dijo Campana. "Creemos que nuestra distancia de la nueva física se está reduciendo a la mitad, ¡pero finalmente la alcanzaremos!"

Los investigadores de LHCb presentaron sus hallazgos hoy (5 de marzo) en la conferencia Rencontres de Moriond en La Thuile, Italia.

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