O pasado mes de setembro, a colaboración do experimento LHCb presentou no “International Conference on Kaon Physics 2019” unhas medidas preliminares do proceso de desintegración do K0S (partícula composta de dous quarks) en dous muóns (partículas case idénticas ao electrón, pero de maior masa). Ademais de que a procura deste evento é todo un desafío por ser extremadamente infrecuente –só cinco de cada billón de K0 S descomponse desta forma segundo co Modelo Estándar– é a medida máis precisa ata a data dunha taxa de desintegración.

Para achar este fenómeno, o equipo tivo que modificar notablemente os algoritmos de detección do experimento LHCb, o que se realizou no marco do proxecto financiado polo European Research Council (ERC) do investigador do IGFAE Diego Martínez Santos. Este físico foi galardoado en 2013 co Young Experimental Physicist Prize da Sociedade Europea de Física pola medida da desintegración do B0s –partícula similar ao K0s, pero de maior masa– en dous muóns, cunha frecuencia de tres partes por cada mil millóns. Estas desintegracións tan pouco frecuentes son medidas moi importantes en física de partículas, pois permiten testar a presenza ou ausencia de campos cuánticos non incluídos no Modelo Estándar. Devanditos campos desviarían o valor medido respecto a a predición do Modelo.

Se a previsión do Modelo Estándar é correcta, a mostra de datos analizada debería conter aproximadamente dous destas desintegracións do K0S, que, de confirmarse, sería a desintegración máis rara xamais detectada, e mil veces máis infrecuente que a do mesón Bs. A análise estatística aínda non demostra con contundencia a presenza deses dous sucesos, pero xa permite establecer límites superiores a un nivel de precisión sen precedentes no LHC, acoutando a hipotética presenza de partículas aínda por descubrir como as supersimétricas ou os leptoquarks.

No futuro, a precisión desta procura seguirá refinándose coas novas mostras que se esperan obter a partir de 2021 unha vez actualizado o detector do LHCb. Ademais do aumento da luminosidade, terá un novo software de detección, que se espera que mellore significativamente a eficiencia do sinal.

Este traballo presentado no “International Conference on Kaon Physics 2019” polo investigador predoutoral do IGFAE Miguel Ramos Pernas incluíuse entre os tres resultados destacados xunto a un novo de KOTO (Xapón) e do proxecto CERN- NA62, ademais de ser un dos artigos destacados no novo número do CERN Courier. O equipo de análise compúxose polos investigadores do IGFAE Diego Martínez Santos, Miguel Ramos Pernas, Claire Prouve, Veronika Chobanova, Xabier Cid Vidal e Alexandre Brea, ademais de M.  Bettler (Cambridge) e G. Graziani (INFN Firenze).

Máis información:

Imaxe: Distribución da masa invariante obtida tras a reconstrucción e selección de pares de muóns con carga opuesta, candidatos á desintegración KS0 -> mu+ mu-. As líñas correspóndense coas distintas compoñentes dun axuste a dito espectro. En negro amósase o modelo global, en verde a compoñente do sinal, en laranxa a contribución por desintegracións de mesóns KL0, e en vermello a contribución por KS0 -> pi+ pi-, onde os dous pións son identificados erróneamente como muóns. O número de candidatos observados que proveñen de desintegracións KS0 -> mu+ mu- é compatible con cero.