La evidencia sugiere partículas subatómicas podían desafiar el modelo estándar
PHYS.ORG
August 27, 2015 by Physical Review
University of Maryland
El Modelo Estándar de la física de partículas, lo que explica la mayor parte de los comportamientos y las interacciones de las partículas subatómicas fundamentales conocidas, se ha mantenido notablemente bien durante varias décadas. Esta teoría de largo alcance tiene algunas deficiencias, sin embargo, sobre todo que no da cuenta de la gravedad. Con la esperanza de revelar nuevas partículas y fuerzas no convencionales, los físicos han estado a la caza de las condiciones y comportamientos que violan directamente el Modelo Estándar.
Ahora, un equipo de físicos que trabajan en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN (LHC) ha encontrado nuevos indicios de partículas, leptones, para ser más precisos, siendo tratados de manera extraña no predichas por el Modelo Estándar. El descubrimiento, programado para su publicación en el 04 de septiembre 2015 de la revista Physical Review Letters, podría ser una ventaja significativa en la búsqueda de fenómenos no estándar.
El equipo, que incluye a los físicos de la Universidad de Maryland que hizo contribuciones fundamentales para el estudio, analizaron los datos recogidos por el detector LHCb durante la primera ejecución del LHC en 2011-12. Los investigadores analizaron mesones B decae, los procesos que producen partículas más ligeras, incluyendo dos tipos de leptones: el leptón tau y muón. A diferencia de su primo leptón estable, el electrón, leptones tau y muones son altamente inestables y decaen rápidamente en una fracción de segundo.
De acuerdo con un concepto de modelo estándar llamado "universalidad leptón", que supone que los leptones son tratados por igual por todas las fuerzas fundamentales, la decadencia del leptón tau y muón deben suceder dos cosas al mismo ritmo, una vez corregido por su diferencia de masa. Sin embargo, el equipo encontró una pequeña, pero notable, la diferencia en las tasas previstas de la decadencia, lo que sugiere que que aún existen fuerzas no descubiertas o partículas que podrían estar interfiriendo en el proceso.
"Dice el modelo estándar que todo el mundo de partículas interactúa con todos los leptones de la misma manera. Eso es una verdadera democracia. Pero no hay ninguna garantía de que esto sea verdad si descubrimos nuevas partículas o nuevas fuerzas", dijo el coautor del estudio y el conductor del equipo de UMD, Hassan Jawahery, profesor de Física de la Universidad y Gus T. Zorn profesor en UMD. "Lepton universal está verdaderamente consagrado en el Modelo Estándar. Si esta universalidad se rompe, podemos decir que hemos encontrado evidencia de la física no estándar."
El resultado LHCb se suma a un anterior hallazgo en decadencia de leptones, a partir del experimento BaBar en el Stanford Linear Accelerator Center, lo que sugiere una desviación similar de las predicciones del modelo estándar. (El equipo de UMD ha participado en el experimento BaBar desde su creación en 1990). Si bien ambos experimentos implicaron la desintegración de mesones B, las colisiones de electrones condujeron el experimento BaBar y las colisiones de protones de alta energía condujeron el experimento del LHC.
"Los experimentos se realizaron en entornos totalmente diferentes, pero reflejan el mismo modelo físico. Esta réplica proporciona una importante verificación independiente de las observaciones", explicó el coautor del estudio, Brian Hamilton, investigador asociado de física en UMD. "El peso añadido de dos experimentos es la clave aquí. Esto sugiere que no es sólo un efecto decisivo que está apuntando a la física real."
"Si bien estos dos resultados en su conjunto son muy prometedores, los fenómenos observados no serán considerados una verdadera violación del Modelo Estándar y sin más experimentos para verificar nuestras observaciones", dijo el coautor Gregory Ciezarek, un físico del Instituto Nacional Holandés de Física Subatómica (NIKHEF).
"Estamos planeando una serie de otras medidas. El experimento LHCb está tomando más datos durante la segunda etapa en este momento. Estamos trabajando en mejoras para el detector LHCb en los próximos años", dijo Jawahery. "Si se corrobora este fenómeno, vamos a tener décadas de trabajo por delante. Podría indicar a los físicos teóricos hacia nuevas maneras de ver la física estándar y no estándar."
Con el descubrimiento del bosón de Higgs, la última pieza que falta importante de la Norma Modelo durante la primera ejecución del LHC, los físicos están buscando fenómenos que no se ajustan a las predicciones del modelo estándar. Jawahery y sus colegas están entusiasmados por el futuro, ya que el campo se mueve en un territorio desconocido.
"Cualquier conocimiento a partir de ahora nos ayuda a aprender más acerca de cómo el universo evolucionó a este punto. Por ejemplo, sabemos que existen la materia oscura y la energía oscura, pero todavía no sabemos lo que son o cómo explicarlas. Nuestro resultado podría ser una parte de ese rompecabezas ", dijo Jawahery. "Si podemos demostrar que existen partículas e interacciones más allá del Modelo Estándar, podría ayudar a completar lo que falta del cuadro."
Más información:
El informe del LHCb, está programado para aparecer en la Web el 31 de agosto 2015 y que se publicará el 04 de septiembre 2015 en la revista Physical Review Letters.
Publicación de referencia: Physical Review Letters
Provided by: University of Maryland
