Los científicos observan la descomposición de partículas ultrararas, lo que abre la puerta a una nueva física

Los científicos del CERN han hecho un descubrimiento apasionante que podría cambiar nuestra comprensión de los componentes fundamentales del universo.

El descubrimiento implica un proceso de desintegración de partículas ultrararas, que puede revelar nueva física más allá de lo que conocemos actualmente.

Este avance se logró con la colaboración NA62 en el CERN, uno de los principales centros de investigación científica del mundo.

Observaron por primera vez la extremadamente rara desintegración de una partícula conocida como kaón cargado en un pión cargado y un par de neutrinos (K+ → π+νṽ).

Según el Modelo Estándar (SM) de física de partículas, que explica cómo interactúan las partículas fundamentales del universo, se espera que esta desintegración ocurra en menos de uno entre 10 mil millones de kaones. Eso es lo que hace que esta observación sea tan especial.

El experimento NA62 fue diseñado específicamente para detectar y medir esta desintegración de kaones.

Cristina Lazzeroni, profesora de Física de Partículas en la Universidad de Birmingham, enfatizó la importancia de este logro, diciendo: «Con esta medición, K+ → π+νṽ se convierte en la desintegración más rara establecida a nivel de descubrimiento: el famoso 5 sigma. Este difícil análisis es el resultado de un excelente trabajo en equipo y estoy muy orgulloso de este nuevo resultado».

Entonces, ¿qué son exactamente los kaones? Son partículas producidas por un haz de protones de alta intensidad del Super Sincrotrón de Protones (SPS) del CERN cuando choca con un objetivo estacionario.

Esta colisión produce una corriente de partículas secundarias, entre las cuales alrededor del 6% son kaones cargados.

Estos kaones luego vuelan hacia el detector NA62, que los identifica y mide con precisión a ellos y a sus productos de desintegración, excepto los neutrinos, que se identifican indirectamente como energía faltante.

Este descubrimiento es el resultado de muchos años de arduo trabajo. El profesor Giuseppe Ruggiero de la Universidad de Florencia lo describió como la culminación de un proyecto que comenzó hace más de diez años.

Dijo: «Buscar efectos en la naturaleza que tengan probabilidades de ocurrencia del orden de 10^-11 es fascinante y desafiante. Después de un trabajo duro y riguroso, hemos obtenido una recompensa maravillosa por nuestro esfuerzo y nos ha llevado a un camino tan esperado resultado.»

Los hallazgos del equipo se basan en datos recopilados por el experimento NA62 durante 2021-22, junto con datos anteriores de 2016-18. Los datos recientes se recopilaron después de que se realizaron varias mejoras en la configuración del NA62, incluidas mejoras en los detectores y una mayor intensidad del haz.

Estas mejoras permitieron al equipo recopilar más datos a un ritmo más rápido y al mismo tiempo mejoraron su capacidad para filtrar el ruido de fondo.

Un grupo de científicos de la Universidad de Birmingham, dirigido por el profesor Evgueni Goudzovski, ha desempeñado un papel clave en la colaboración NA62 desde sus inicios en 2007.

El profesor Goudzovski enfatizó la importancia de atraer a los mejores talentos y ofrecer oportunidades a los investigadores que inician su carrera, y señaló que tanto el actual coordinador de física de NA62 como el líder en mediciones K+ → π+ νṽ son ex doctores. estudiantes.

¿Por qué es tan importante este descubrimiento? La desintegración K+ → π+νṽ es muy sensible a la nueva física más allá del modelo estándar. Esto significa que puede proporcionar pistas sobre partículas y fuerzas que los científicos aún tienen que descubrir.

Hasta ahora, la fracción de kaones que se desintegran de esta manera coincide con las predicciones del Modelo Estándar, pero es aproximadamente un 50% mayor de lo esperado. Esta discrepancia puede indicar la existencia de nuevas partículas, pero se necesitan más datos para confirmarlo.

El experimento NA62 continúa recopilando datos y los científicos esperan confirmar o descartar la presencia de nueva física en esta desintegración en los próximos años. Este descubrimiento marca un importante paso adelante en nuestra búsqueda por comprender el universo en su nivel más fundamental.

Fuente: Universidad de Birmingham.