Físicos que trabajan en el experimento LHCb del CERN han encontrado evidencia de una desintegración de partículas tan rara que ocurre aproximadamente una vez en 10 mil millones de desintegraciones, cerrando una búsqueda que ha durado más de 40 años.
El resultado concierne a una partícula bella —un hadrón de corta vida que contiene un quark fondo— producida en colisiones de protones de alta energía dentro del Gran Colisionador de Hadrones. La colaboración reportó la observación esta semana.
Por qué vale la pena perseguir una desintegración rara
Las desintegraciones raras son útiles precisamente porque son raras. En el Modelo Estándar, la probabilidad de una desintegración dada puede calcularse con alta precisión. Si un experimento mide una tasa que difiere de esa predicción, la brecha apuntaría a partículas o fuerzas que aún no se han observado.
Encontrar la desintegración a la tasa esperada es, por lo tanto, una prueba de que el cuadro estándar sobrevive en un lugar donde podría haberse roto. También descarta una serie de modelos propuestos que predecían una tasa diferente.
Cómo se hizo la medición
El detector LHCb está diseñado para identificar partículas producidas en colisiones de protones y rastrear sus trayectorias en distancias cortas. Las partículas bellas se desintegran dentro del detector en una fracción de nanosegundo, por lo que el experimento depende de un seguimiento preciso y de la identificación de partículas para reconstruir qué se produjo y cómo se desintegró.
Separar la señal del fondo requirió analizar un conjunto de datos muy grande recopilado durante varios años de funcionamiento. La colaboración dijo que el resultado concuerda con el Modelo Estándar, y que la medición ahora establece límites más estrictos sobre varias clases de modelos de nueva física.
Qué viene después
El Gran Colisionador de Hadrones está entrando en un período de actualizaciones destinadas a aumentar la tasa de colisiones y el volumen de datos registrados. Más datos permitirán a LHCb confirmar la observación y medir desintegraciones relacionadas con mayor precisión.
Los físicos han esperado durante mucho tiempo que la nueva física, si existe en energías accesibles, aparecería primero en procesos que están fuertemente suprimidos en el Modelo Estándar. Hasta ahora esas búsquedas han encontrado concordancia en lugar de desviación, lo que es en sí mismo un resultado: les dice a los teóricos dónde no pueden esconderse nuevas partículas.