La primera evidencia de un proceso teorizado allana el camino para la búsqueda de nueva física en los procesos de partículas que podrían explicar la materia oscura y otros misterios del universo.

La colaboración CERN NA62, que está parcialmente financiada por el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología del Reino Unido (STFC) e involucra a varios científicos del Reino Unido, presentó en la conferencia ICHEP 2020 en Praga la primera evidencia experimental significativa de la descomposición ultra rara de el kaón cargado en un pión cargado y dos neutrinos.

El proceso de descomposición es importante en la investigación de vanguardia en física porque es muy sensible a las desviaciones de las predicciones teóricas. Esto significa que es una de las cosas más interesantes para los físicos que buscan evidencia que respalde un modelo teórico alternativo en física de partículas.

El profesor Mark Thomson, físico de partículas y presidente ejecutivo de STFC, dijo que este fue un progreso emocionante porque el resultado muestra cómo las mediciones precisas de este proceso podrían conducir a una nueva física, más allá del Modelo Estándar de física de partículas desarrollado en la década de 1970:

«El Modelo Estándar describe las fuerzas fundamentales y los componentes básicos del universo. Es una teoría muy exitosa, pero hay varios misterios del universo que el Modelo Estándar no explica, como la naturaleza de la materia oscura y los orígenes del desequilibrio materia-antimateria en el universo.

«Los físicos han estado buscando extensiones teóricas del Modelo Estándar. Las mediciones de procesos ultra raros proporcionan una vía emocionante para explorar estas posibilidades, con la esperanza de descubrir nuevas físicas más allá del Modelo Estándar», dijo, citado por Phys.org.

El experimento NA62 ha sido diseñado y construido, con una contribución significativa del Reino Unido, específicamente para la medición de estas desintegraciones de kaon ultra raras, a partir de kaones producidos por un exclusivo haz de protones de alta intensidad proporcionado por el complejo acelerador CERN. Los kaones se crean colisionando protones de alta energía del Sincrotrón de Súper Protones (SPS) del CERN en un objetivo de berilio estacionario.

Esto crea un haz de partículas secundarias que contiene y propaga casi mil millones de partículas por segundo, de las cuales aproximadamente el 6% son kaones. El objetivo principal de NA62 es medir con precisión cómo la partícula de kaon cargada se descompone en un pión y un par neutrino-antineutrino.

El ‘canal de oro’

«Este proceso de desintegración de Kaon se llama el ‘canal de oro’ debido a la combinación de ser extremadamente raro y excelentemente predicho en el Modelo Estándar. Es muy difícil de capturar y es muy prometedor para los científicos que buscan una nueva física», explica el profesor Cristina Lazzeroni, física de partículas en la Universidad de Birmingham, y portavoz de NA62.

«Esta es la primera vez que hemos podido obtener evidencia experimental significativa para este proceso de descomposición. Es un momento emocionante porque es un paso fundamental para capturar la medición precisa de la descomposición e identificar posibles desviaciones del Modelo Estándar».

«A su vez, esto nos permitirá encontrar nuevas formas de entender nuestro universo. Los instrumentos y las técnicas desarrolladas en el experimento NA62 conducirán a la próxima generación de experimentos de descomposición de kaón».

El nuevo resultado, medido con una precisión del 30%, proporciona la medición más precisa hasta la fecha de este proceso. El resultado es consistente con las expectativas del Modelo Estándar, pero aún deja espacio para la existencia de nuevas partículas.

Se necesitan más datos para llegar a una conclusión definitiva sobre la presencia o no de nueva física.

El miembro del STFC Ernest Rutherford Fellow, Giuseppe Ruggiero, de la Universidad de Lancaster, ha sido el analista líder para esta medición desde 2016 y ayudó a crear el experimento. Él dijo:

«Analizar los datos del experimento planteó un verdadero desafío. Tuvimos que suprimir una gran cantidad de datos no deseados, aproximadamente mil mil millones de veces. Y tuvimos que hacer esto sin perder la pequeña señal que queríamos detectar. Esto es mucho ¡más desafiante que encontrar una aguja en un millón de pajares! Utilizamos un método llamado técnica de análisis ciego. Llamado así, porque el análisis se realiza sin mirar en la región, o «caja ciega», donde se supone que está la señal «.

Fuente: europapress.es