- Persoal investigador do IGFAE contribúe con novos datos ao estudo da violación da simetría CP nas desintegracións dos mesóns de beleza
A colaboración LHCb do Consello Europeo para a Investigación Nuclear (CERN) acaba de dar a coñecer resultados sen precedentes implicados na violación da simetría CP (paridade de carga), un fenómeno clave para explicar por que existe máis materia que antimateria no Universo. Este traballo, no que participa persoal investigador do Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE), centro mixto da USC e da Xunta de Galicia, reforza a precisión nas medidas das partículas que se estudan no gran colisionador do CERN, co obxectivo de observar posibles anomalías que indiquen a presenza de novos campos cuánticos. Son, por tanto, experimentos esenciais para descifrar esta asimetría entre as dúas formas de materia.
En concreto, neste novo traballo, a colaboración LHCb propúxose medir cunha altísima precisión dous parámetros que determinan a cantidade de violación da simetría CP. Estes dous parámetros determinan a cantidade de violación CP nas desintegracións de cadanseu tipo de mesón de beleza, os neutros e os estraños.
O equipo investigador analizou as desintegracións dunha partícula coñecida como mesón Bs, e como esta se converte na súa antipartícula, o mesón anti-Bs. Este proceso dura apenas un picosegundo (10-12 segundos) antes de que o mesón Bs comece a desintegrarse. Nesa ínfima fracción de tempo prodúcese un choque de protóns, créase o mesón Bs e este comeza a oscilar entre ser materia e antimateria.
A medida que se produce esta oscilación, as desintegracións da partícula e a súa antipartícula interfiren entre si, dando pé a un patrón distintivo da violación CP que vai mudando co tempo. Isto quere dicir que a cantidade de violación CP observada depende do tempo que a partícula vive antes de decaer e desintegrarse. Nese momento preciso é posible indagar sobre un fenómeno que pode achegar información clave sobre a asimetría entre materia e antimateria.
Segredos aínda descoñecidos
Os resultados foron presentados a comezos de xuño no congreso FPCP en Lyon (Francia) por Ramón Ruiz, estudante de doutoramento no IGFAE, cuxo traballo está sendo supervisado polo investigador Diego Martínez Santos, tamén pertencente a este centro. “Este traballo requiriu varios anos de esforzo, e supón o último capítulo nesta medida do detector LHCb orixinal”, explica Ramón Ruiz. Este experimento recibiu unha serie de melloras que, a partir de agora, axudarán a obter datos moito máis precisos para revelar os segredos aínda descoñecidos da asimetría entre materia e antimateria.
O traballo foi desenvolvido por un equipo de 25 científicos de dez institucións que colaboran en LHCb, e proximamente será publicado na revista CERN Courier. Tamén contribuíron dende o IGFAE os doutores Marcos Romero e Miriam Lucio, cuxas teses foron supervisadas de maneira conxunta por Diego Martínez e Veronika Chobanova, científica da UDC que anteriormente traballou no IGFAE.
«Estas medidas interprétanse dentro da nosa teoría fundamental da física de partículas, o Modelo Estándar, mellorando a precisión coa que podemos determinar a diferenza entre o comportamento da materia e a antimateria», explicou Chris Parkes, portavoz da colaboración LHCb. «Grazas ás medicións máis precisas, conseguimos mellorar moito o noso coñecemento. Estes son parámetros clave que nos axudan na nosa procura de efectos descoñecidos alén da nosa teoría actual”, engadiu.
De esquerda a dereita, Ramón Ruiz, Marcos Romero, Veronika Chobanova e Diego Martínez Santos, investigadores do IGFAE e a USC que participaron na presentación destes resultados.
Do Big Bang ao Gran Colisionador de Partículas
Estes resultados son unha achega máis ao traballo científico que dende hai décadas busca respostas a unha das grandes incógnitas que deu pé a todo o que se coñece, e que se desenvolve nas instalacións do Gran Colisionador de Partículas (LHC) do CERN.
Para producir e estudar novas partículas que poidan achegarnos a estas respostas, no CERN desenvólvense dous métodos posibles. Por unha banda, a observación directa de novas partículas que se producen no choque de protóns a grandes velocidades. E, pola outra, como é o caso da colaboración LHCb na que participa o IGFAE, estúdanse cun enorme nivel de detalle as partículas xa coñecidas, para observar posibles anomalías que axuden a coñecer fenómenos como a violación da simetría CP.
Este fenómeno foi descuberto no ano 1964 por James Cronin e Val Fitch, o que lles supuxo o Premio Nobel de Física en 1980. Máis tarde, dous experimentos nos Estados Unidos e o Xapón confirmaron a existencia dunha violación CP nas desintegracións dos mesóns de beleza, o que mellorou a comprensión deste fenómeno. Estes achados impulsaron novos estudos que hoxe continúan.
