Nuevas mediciones de la colaboración LHCb muestran grandes diferencias entre la materia y antimateria observada en las desintegraciones de mesones B en tres piones y arrojan un poco de luz sobre la dinámica de interacción fuerte que controla estos procesos.
En su búsqueda por comprender por qué en el Universo dominó la materia sobre la antimateria, la colaboración LHCb, en la que participa el Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE), publicó el verano pasado un trabajo que ayudaba a entender los mecanismos por los que se produce una diferencia cuantificable entre ambas. Ahora, dos nuevos artículos que siguen indagando en las desintegraciones del mesón B en tres piones observan grandes diferencias entre la materia y antimateria. Los artículos, destacados como Editors’ Suggestion en Physical Review Letters y Physical Review D, también arrojan un poco de luz sobre la dinámica de interacción fuerte que controla estos procesos.
Cuando un mesón B se desintegra en tres piones, se espera encontrar violación CP, el mecanismo para explicar la asimetría entre la materia y antimateria. Sin embargo, la cantidad exacta de asimetría no está bien predicha porque es difícil medir las interacciones fuertes entre los mesones. Esta dinámica de interacción fuerte produce unos estados intermedios durante la desintegración que, a su vez, tienen su propia asimetría. Ahora, con la enorme cantidad de datos que maneja el LHCb, tenemos por primera vez estadísticas suficientes, no solo para observar los efectos de la asimetría, sino también para probar y validar modelos de comportamiento de la interacción fuerte en las desintegraciones del mesón B.
En dos de los tres modos de desintegración del mesón B observaron violación CP con más de 10 sigmas de significación estadística, superando el umbral de 5 desviaciones estándar que se utiliza en física de partículas para validar un descubrimiento. El modo “f2(1270)” mostró una asimetría del 40%, mientras que el modo “spin-0” tuvo un 15%.
Ambas violaciones CP son consistentes con las predichas por el Modelo Estándar y los resultados pueden usarse para detectar con mayor precisión nuevas fuentes que violen la asimetría en desintegraciones relacionadas, como desintegraciones de los mesones B neutros en tres piones. Por el momento, habrá que esperar a las nuevas mediciones del LHCb o el experimento Belle II del acelerador SuperKEKB, recientemente puesto en marcha en Japón, para poder descubrir nuevas fuentes de violación de CP que se encuentren más allá del Modelo Estándar.
Las implicaciones de estos resultados dentro de la comunidad de física fundamental se han recogido recientemente en un artículo en la revista Physics y en un reportaje en Nature Reviews Physics.
Referencias:
Aaij et al. (LHCb Collaboration), «Observation of several sources of CP violation in B+ -> pi+ pi+ pi- decays», Phys. Rev. Lett. 124, 031801 (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.031801
Aaij et al. (LHCb Collaboration), «Amplitude analysis of the B+ -> pi+ pi+ pi- decay», Phys. Rev. D 101, 012006 (2020). DOI: 10.1103/PhysRevD.101.012006
Ilustración: La descomposición de los mesones B cargados en tres piones se produce a través de varios estados intermedios diferentes, incluido el mesón spin-2 f2 (1270) (arriba), el mesón spin-1 rho (centro) y un doble pión spin-0 (abajo). Créditos: APS/Alan Stonebraker.
