Señales de nueva física en el KEK

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Hace unas semanas nos hacíamos eco de la noticia del cierre de la factoría de mesones B en el SLAC que trabajaba en el problema de la diferencia entre materia y antimateria en el universo. Esto es; cómo tuvo lugar, exactamente, la aniquilación de toda la antimateria creada en el Big Bang en igual cantidad que la materia que, desde entonces, domina el universo y constituye la sustancia de la que se componen estrellas y planetas . Pero, afortunadamente, tenemos otros laboratorios trabajando en este tema fundamental. Recientemente, los resultados proporcionados por un acelerador de partículas en Japón pueden apuntar a una nueva pista que parece no encajar en el Modelo Estándar de la física de partículas.

Tanto éste, como otros experimentos anteriores, habían sido capaces de observar una leve preferencia de la materia sobre la antimateria que incluso puede ser explicada en el marco del edificio teórico que es el Modelo Estándar (SM), donde se describe el proceso a través de la llamada violación CP (carga-paridad). Pero esta mínima diferencia está muy lejos de dar cuenta del enorme predominio que ha tenido la materia en el universo. Si sólo contáramos con el efecto del mecanismo propuesto en el SM, en el denso y primitivo universo debería existir casi la misma cantidad de materia que de antimateria. La mayor parte de esta antimateria debería haber colisionado con partículas de materia aniquilándose en una explosión que emitiría sus residuos en forma de radición. Este universo primitivo daría lugar a un universo bañado en radiación electromagnética, muy pobre en partículas de materia como electrones y protones, y que sería incapaz de formar estrellas o cualquier otro material más o menos denso.

Pero puede que otros procesos hayan favorecido la dominación final de la materia. La colaboración internacional que trabaja en el acelerador KEK de Tsukuna, en Japón, puede haber observado una señal que lo confirme. KEK es un colisionador de electrones y positrones (sus correspondientes antipartículas) que se utiliza para crear cierta clase de partículas pesadas, e inestables, llamadas mesones B. Un detector, de nombre Belle, se encarga de monitorizar como esos mesones se desintegran. Gracias a Belle el equipo de investigación fue capaz de observar una ligera diferencia en la forma en la que varios tipos de mesones B se desintegraban. Los mesones B neutros (sin carga) se rompían mucho más a menudo que sus antipartículas, mientras que los mesones B cargados tardaban más tiempo en desintegrarse que sus correspondientes antipartículas. De acuerdo con Tom Bowder, spokeman de Belle perteneciente a la universidad de Hawái, esto supone una señal de nueva física. “El modelo estándar pronostica que la asimetría en los dos modos de desintegración debe ser idéntica. Nosotros hemos visto que son diferentes”.

Imagen de un extremo del detector Belle

Una mayor evidencia de la preferencia por la materia proviene de los resultados de un grupo de investigación europeo que ha analizado los datos obtenidos en varios experimentos con una partícula similar, el mesón Bs. Esta investigación revela también una preferencia de la materia no compatible con el SM.  Luca Silvestrini, del Instituto Nacional de Física Nuclear de Roma y miembro del grupo europeo, piensa que sus resultados son más exactos que los obtenidos por el grupo de Belle, de los que dice que pudieran ser compatibles con las predicciones del SM.

Pero añade que ambos resultados puedan apoyarse mutuamente. “La posibilidad más excitante”, declaró Silvestrine a New Scientist, “es que los dos efectos estén conectados”. Todavía no está claro que la diferencia en el comportamiento de estas parejas de mesones B se revele como un efecto lo suficientemente importante como para crear una preponderancia de la materia en el universo. “Hacer una conexión entre la escalas de energía del mundo de los quarks y los neutrinos (relativamente bajas) y la propia del universo primitivo (extremadamente energético) es muy difícil”, señala Browder. “Dado que no podemos realizar experimentos a las tan altas energías características del universo temprano, tenemos que conformarnos con lo que podemos conseguir”.

El cosmólogo Peter Coles de la Universidad de Cardiff en el Reino Unido se presenta cautelosamente optimista. “No creo que exista una comprensión teórica convincente de los nuevos resultados sobre la violación CP. Estos no se ajustan de manera natural al Modelo Estándar y, por tanto, pueden apuntar en la dirección correcta en la resolución de esta cuestión. Pero no creo que se pueda decir que se ha resuelto el problema”. Como en tantos otros problemas de la física de partículas actual, el LHC puede proporcionar dentro de muy poco tiempo una respuesta más clara. Este gigantesco acelerador de partículas, que debiera comenzar a operar en unos pocos meses, incluye un detector llamado LHC-b específicamente diseñado para investigar la vida de los famosos mesones B. Como asegura Val Gibson, de la Univesidad de Cambridge y miembro del equipo del LHC-b, “es poco probable que el puzle sea resuelto antes de que el LHC empiece a tomar datos este mismo año”.
[Traducción de un artículo publicado en New Scientist.
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Una respuesta to “Señales de nueva física en el KEK”

  1. ¿Por qué hay más materia que antimateria en el universo? (o ¿por qué el Modelo Estándar no lo explica?) « Francis (th)E mule Science’s News = La ciencia de la Mula Francis Says:

    […] toda una fábrica de mesones tipo B, hay otra en EEUU); la noticia ya ha sido comentada en un blog castellano aquí. Estos “meneos” me han recordado la importancia del “titular” de una […]

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