O Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) participa en dúas novas medidas da colaboración LHCb, as máis precisas ata a data e que son compatibles coas predicións do Modelo Estándar. Os resultados publícanse en Physical Review Letters e Physical Review D
O Modelo Estándar da física de partículas é a teoría máis precisa que describe as propiedades e interaccións da materia. Con todo, non inclúe algúns fenómenos ben coñecidos como a gravitación ou a materia escura. O obxectivo de moitos experimentos de física de partículas é identificar fisuras que indiquen como ir máis aló desta teoría. Unha das principais tarefas do experimento LHCb no Gran Colisionador de Hadróns do CERN é detectar e medir desintegracións extremadamente raras de partículas producidas en colisións de protóns de moi alta enerxía. Un destes eventos é a desintegración do mesón B estraño ‒formado por un quark s e un antiquark b‒ en dous muóns, variantes pesadas do electrón. Neste caso, raro significa que, segundo o Modelo Estándar, de cada mil millóns de mesóns B estraños só tres se desintegran desta maneira. Por tanto, necesítanse moitísimos datos para medir a desintegración con precisión. Numerosas propostas para estender o Modelo Estándar, en cambio, predín valores diferentes para estas taxas de desintegracións raras.
En dous novos traballos publicados nas revistas Physical Review Letters e Physical Review D, a colaboración do LHCb, da que forma parte o IGFAE, centro mixto da USC e a Xunta de Galicia, informa da medida máis precisa ata a data da taxa de desintegración do mesón B estraño. Estes resultados, nos que participou o investigador postdoutoral do IGFAE Titus Mombächer, son tan significativos que ademais foron destacadas como “Suxerencia dos editores” en ambas as revistas.
O equipo tamén explorou outras desintegracións do mesón B estraño e do mesón B neutro ‒formado por un quark d e un antiquark b‒ que o Modelo Estándar , sen atopalas (resultado esperado debido a que son necesarios máis datos). Deste xeito, estes traballos apontoan a teoría con enorme precisión e restrinxen as súas posibles extensións.
Achega do IGFAE
Nesta análise, baseado en datos recompilados entre 2011 e 2018, participaron investigadores de Alemaña, Inglaterra, Italia, Países Baixos e Suíza. Titus Mombächer, investigador do IGFAE na actualidade, fixo as súas contribucións mentres traballaba en Dortmund. “A miña achega específica ‒explica‒ foi principalmente na avaliación de procesos que poderían confundirse con desintegracións do mesón B e os procedementos estatísticos para avaliar o resultado final. É dicir, determinar as probabilidades de desintegración, así como as cotas superiores para aquelas desintegracións que non observamos con claridade”.
A procura das desintegracións do mesón B repetiuse moitas veces ao longo dos anos segundo o LHCb acumulaba datos, xa que cuantos máis se teñen, máis precisa pode ser a nova medida. Os investigadores do IGFAE Diego Martínez e Xabier Cid traballaron cos primeiros datos recolleitos en 2011 e participaron na primeira evidencia da desintegración do mesón B en 2012.
“O LHC ponse en marcha de novo este ano, tras unha parada técnica para mellorar a súa sensibilidade e poderemos acumular datos máis rápido e con mellores técnicas, como nunca antes”, explica Titus. “Cos novos datos poderemos, por unha banda, inspeccionar máis de preto se existe unha discrepancia entre as probabilidades de desintegración preditas no Modelo Estándar e as medidas. Por outra banda, teño previsto investigar outras propiedades da desintegración do mesón B estraño en dous muóns, que proporcionarán información adicional sobre os procesos físicos que o orixinan. Noutras palabras, non só estudarei con que frecuencia prodúcese esta desintegración, senón como”, apunta este investigador.
Referencias:
Aaij et al., “Analysis of neutral B-meson decays into two muons,” Phys. Rev. Lett. 128, 041801 (2022).
Aaij et al., “Measurement of the B0s→μ+μ−Bs0→𝜇+𝜇− decay properties and search for the B0→μ+μ−B0→𝜇+𝜇− and B0s→μ+μ−γBs0→𝜇+𝜇−𝛾decays,” Phys. Rev. D 105, 012010 (2022).
Editors’ Suggestion: Analysis Finds B Meson Behaves Itself
Aaij et al.(LHCb Collaboration), “First Evidence for the Decay B0s→μ+μ−Bs0→μ+μ−,” Phys. Rev. Lett. 110, 021801 (2013)
Imaxe: ilustración dun evento real detectado no experimento LHCb dunha colisión protón-protón e posterior desintegración dun mesón B en dous muóns. Crédito: CERN.
