La colaboracion internacional del LHCb, uno de los siete experimentos del Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider, LHC) del CERN, envió unos resultados a la European Physics Journal C el 21 de junio que podrían proporcionar nuevas pistas para esclarecer el origen y la composición de la materia oscura, así como el motivo por el que la materia prevaleció sobre la antimateria tras el Big Bang: el análisis más preciso de una fase de la asimetría CP en el proceso de desintegración del mesón Bs0. Estas medidas, coordinadas por la investigadora del Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) y profesora de la USC Veronika Chobanova y Francesca Dordei del Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), suponen además el último paso antes de realizar la medida final con todos los datos de este experimento.

El mesón Bs0 es una partícula compuesta principalmente por dos quarks —b, bottom y s, strange- que se transforma espontáneamente en su propia antipartícula para después volver a convertirse en un mesón Bs0. Esta especie de “tic-tac”, motivado por la interacción de estos hadrones con el campo de Higgs, continúa hasta su desintegración y medir sus propiedades de transformación, la frecuencia y fase, puede revelar nuevos aspectos sobre la composición de dicho campo. Durante ese proceso, se produce una asimetría en el comportamiento de algunos quarks inestables, denominada violación CP, que explicaría la discrepancia observada entre la materia y la antimateria. Si ambas se crearon en el inicio del universo por igual con las mismas propiedades, salvo en su carga eléctrica, deberían haberse aniquiliado. Sin embargo, algún fenómeno aún desconocido tuvo que ocurrir para que la primera se impusiera, formando los atómos que componen todo lo que existe a nuestro alrededor.

El análisis más riguroso y consistente con el Modelo Estándar

Para obtener estos nuevos resultados de la asimetría CP en el proceso de desintegración del mesón Bs0, se combinaron datos del segundo ciclo de funcionamiento (Run 2) del LHC en 2015 y 2016 con medidas anteriores de este mismo tipo de desintegración y otras relacionadas, obteniendo, en un único experimento, el valor más riguroso hasta la fecha consistente con prediciones del Modelo Estándar y análisis previos del LHCb.

“Estudiar estas oscilaciones quark-antiquark también provee información sobre la posible existencia de nuevas partículas, como las supersimétricas”, explica el investigador del IGFAE y del programa Oportunius de la Xunta Diego Martínez Santos, quien también firma este trabajo gracias a la Starting Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC) obtenida en 2015 por la que regresó a Galicia para formar su equipo. A éste se sumó Veronika en 2015 y Miriam Lucio Martínez, ahora investigadora postdoctoral en el National Institute for Subatomic Physics (NIKHEF), en Países Bajos. Estas partículas supersimétricas podrían aclarar el origen y composición de una de las mayores incógnitas, la materia oscura, y explorar nuevos fenómenos que superen las dificultades sin resolver del Modelo Estándar, teoría que explica las interacciones entre las partículas que componen la materia.

Además del IGFAE, el equipo de análisis de esta publicación cuenta con 18 miembros de otras cinco instituciones europeas y dos chinas: National Institute for Subatomic Physics (NIKHEF), Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (CERN), University of Edinburgh, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Tsinghua University y Central China Normal University (CCNU).

Artículo: “Updated measurement of time-dependent {it CP}-violating observables in B0s→J/ψK+K− decays”

Noticias relacionadas:

Imagen 1: la imagen superior muestra las diferentes mediciones de LHCb de φs utilizadas para el resultado combinado, mostrándose en azul en el plano φs-ΔΓs. Los contornos Bs0→J/ψK+K– (magenta) y Bs0→J/ψπ+π– (rojo) están marcados 4.9 fb-1 y representan combinaciones de datos del Run 1 y Run 2. Las predicciones del Modelo Estándar obtenidas por el grupo CKMfitter se indican por el rectángulo negro delgado (la colaboración UTFit también obtuvo un resultado similar).

Imagen 2: los investigadores del IGFAE que participaron en el análisis: Miriam Lucio Martínez, investigadora postdoctoral en el NIKHEF en la actualidad, y Diego Martínez Santos y Veronika Chobanova. Crédito: IGFAE.