Santiago participa nun novo descubrimento do Gran Acelerador de Partículas

A colaboración internacional do experimento LHCb do Gran Colisionador de Hadróns (LHC) publica hoxe en Nature Physics a primeira medida dun parámetro fundamental do Modelo Estándar da Física de Partículas con barións. Trátase dun dos parámetros da chamada ‘matriz CKM’, que goberna as desintegracións entre as tres familias de partículas elementais que existen, e cuxo valor non predí o Modelo Estándar. Por primeira vez, os investigadores conseguiron medilo usando barións, partículas formadas por tres quarks, en lugar de mesóns (quark e antiquark). Os resultados coinciden, reafirmando a preferencia da natureza cara a desintegracións de partículas cuxo espín xira á esquerda, pero seguen mostrando discrepancias con outras medidas anteriores do mesmo parámetro.

En concreto, a colaboración do experimento LHCb na que participan as Universidades de Santiago de Compostela –co profesor Juan Saborido como responsable -, Barcelona, Ramón Llull e o Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) mediu o parámetro |V_ub|, que determina a probabilidade de que un quark b (beauty, beleza en inglés) se desintegre a un quark de tipo u (up, arriba) R un bosón W (mediador da interacción débil, unha das catro forzas fundamentais da natureza responsable, por exemplo, da radioactividade).

Kobayashi e Maskawa gañaron o Nobel coa súa formulación da ‘matriz CKM’

Este parámetro forma parte da chamada ‘matriz CKM’, un conxunto de datos introducidos polos físicos Nicola Cabibbo, Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa con información sobre as transicións entre as tres familias ou xeracións de quarks, os ladrillos que compoñen toda a materia que vemos no Universo. Estas tres familias diferéncianse só pola súa masa, sendo a terceira a máis pesada. Non obstante, os científicos aínda non saben por que; non hai unha predición teórica para este parámetro.
Ata agora utilizáronse dúas formas de medir o parámetro |V_ub|–cun tipo concreto de mesóns (medidas exclusivas) ou partindo de diferentes mesóns co mesmo tipo de quarks para ver as súas desintegracións (medidas inclusivas)– e existía unha discrepancia entre os resultados arroxados por ambos estudos. A nova medida de LHCb publicada hoxe en Nature Physics ven a reafirmar os resultados das medidas exclusivas.
“A medición de LHCb fíxose mediante un só proceso (medida exclusiva), e parece estar en desacordo con medidas anteriores feitas usando simultaneamente varios procesos (medidas inclusivas)”, recoñece o profesor Juan Saborido, responsable do grupo da Universidade de Santiago de Compostela participante en LHCb. “Se estas discrepancias se acentúan coa análise de máis datos no futuro estaríamos ante una gran sorpresa”, asegura.

Neste estudo os quark só se desintegran cando ‘xiran’ cara á esquerda

A explicación podería estar nunha propiedade das partículas chamada espín, que se soe representar como un xiro que realizan sobre se mesmas. O Modelo Estándar establece que mediante a interacción débil certas partículas como o quark b utilizado neste estudo se desintegran só cando ‘xiran’ cara á esquerda, mentres que a súa antipartícula (o antiquark b) só o fai cando ‘xira’ á dereita.
A medida de LHCb é compatible co Modelo Estándar e confirma que a natureza ten preferencia polas desintegracións de partículas ‘a esquerdas’. Non obstante, ao manterse a discrepancia entre os dous tipos de medidas deste parámetro, exclusivas e inclusivas,“algúns autores propoñen incluír desintegracións a dereitas para explicar esa diferenza, que aínda non é o suficientemente significativa desde o punto de vista estatístico”, explica Abraham Gallas, outro dos investigadores da USC que participa no experimento.