Confirmada a 4 sigma la asimetría CP en los mesones Bs neutros tras analizar 9 /fb de colisiones en DZero del Tevatrón en el Fermilab

El modelo estándar de las partículas elementales predice un valor de −0,028 ± 0,005 pero el experimento DZero del Tevatrón en el Fermilab ha obtenido un valor de −0,787 ± 0,172 (stat) ± 0,093 (syst), que difieren en 3,9 σ (desviaciones estándares), es decir, con una confianza estadística del 99,99%. Casi un descubrimiento definitivo (que requiere 5 σ), este resultado indica que la violación de la simetría CP en la física de los mesones Bs neutros, formados por un par quark-antiquark de tipo bottom (b) y extraño (s), es mucho mayor de lo predicho por el modelo estándar. Aún no se conoce el origen de esta asimetría CP y por qué solo parece actuar sobre los mesones Bs, pero dicha fuente podría ser la responsable de la asimetría entre materia y antimateria en el universo temprano. En1964, los físicos Christenson, Cronin, Fitch, y Turlay descubrieron una asimetría CP similar en los mesones K neutros, compuestos de un par quark-antiquark strange (s) y down (d), pero dicha asimetría es más débil de lo necesario para explicar la asimetría observada en el universo entre materia y antimateria, lo que sugiere que debe haber otras asimetrías CP adicionales y la nueva asimetría en mesones Bs podría ser la respuesta. Os recuerdo que la asimetría CP indica que el mesón Bs formado por un quark b y un antiquark s se desintegra de forma diferente al formado por un quark s y un antiquark b. Los dos experimentos del Tevatrón, CDF y DZero, han observado esta anomalía. Seguramente durante este verano se publicarán resultados sobre ella en los experimentos del LHC del CERN, en concreto ATLAS, CMS y sobre todo LHCb; para finales de este año sabremos de forma definitiva si esta anomalía existe. Muchos creen que el primer gran resultado científico del LHC del CERN será la confirmación de esta anomalía y de que tiene la magnitud suficiente para explicar la asimetría entre materia y antimateria en el universo. Los interesados en detalles técnicos pueden consultar el artículo técnico DZero Collaboration, “Measurement of the anomalous like-sign dimuon charge asymmetry with 9 fb^-1 of p pbar collisions,” ArXiv, 30 Jun 2011 [todas las figuras del estudio]. También recomiendo consultar la charla de Bruce Hoeneisen, “Measurement of the anomalous like-sign dimuon charge asymmetry with 9 /fb of p-pbar collisions,” Fermilab Wine & Cheese, 30 June 2011.

Figura de Tommaso Dorigo en http://tinyurl.com/5s6ycwt .

El descubrimiento de DZero se ha basado en estudiar los mesones Bs que decaen en pares de muones (espectro dimuónico). La figura de arriba muestra dos maneras en las que un mesón Bs puede decaer de esta forma. En el espectro de dimuones se esperaría observar un pico alrededor de 5,3 GeV (la masa del mesón Bs) pero lo que se observa es un valor plano, sin pico, lo que indica que en la desintegración de estos mesones debe aparecer alguna partícula que no es detectada que se lleva parte de la energía de la desintegración y aplana el espectro (esta partícula, sea X, debería ir acompañada de algún neutrino, que tampoco sería detectado). ¿Qué puede ser esa partícula X desconocida? No se sabe aunque hay varias posibilidades, una de ellas es que se trate de una partícula supersimétrica. Sólo la confirmación y el análisis detallado por parte del experimento LHCb de esta anomalía podría determinar la respuesta correcta. Hay que recordar que en las colisiones protón-protón del LHC se produce un bosón Bs que decae en dos muones más o menos una vez cada tres mil millones de colisiones.

Más información en Jester, “D0: 4 sigma like-sign dimuon anomaly!,” Résonaances, 1 July 2011; Lubos Motl, “D0: a 4-sigma evidence for new CP violation in like-sign dimuons,” The Resonance Frame, 30 June 2011; Don Lincoln, “New Tevatron collider result may help explain the matter-antimatter asymmetry in the universe,” Symmetry Breaking, June 30, 2011; y en otros foros.

10 Comentarios

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Vigo

O usted es un mátematico profundamente inteligente, o yo soy un químico profúdamente estúpido (me da que van a ser las dos). De todas maneras encantado de visitar el blog y leer algunos de los artículos que ha posteado.

V.

MiGUi

Muy interesante el descubrimiento, sobre todo por lo que dices de las múltiples asimetrías CP que podrían existir.

También me parece muy remarcable que el Tevatrón parece estar indicando en la dirección a la que tiene que mirar el LHC y, demuestra lo absurdo que es que lo vayan a cerrar.

Saludos

Pedro

Parece algo importante, pero para los que no estamos muy metidos en el tema….¿alguien podría explicar con un lenguaje más sencillo lo que significa esto?
Saludos y gracias!

Iñigo

La verdad que la simetría CP es un principio del que cuesta desprenderse; quizás estos fenómenos de asimetrías encontradas se deban a que estas partículas no sean fundamentales y estén compuestas por otras, haciendo que por ejemplo dos kaones parezcan idénticos aunque no lo sean. Esa partícula X puede ser un indicio.

WashooeWashooe

En Villa Pedrete, Ciudad Real, estamos siguiendo muy de cerca todo lo que se refiere a las asimetrías, simples y múltiples, y también del mismo modo en el sentido contrario, y este artículo nos ha sobrecogido de tal manera que vamos a quitarle el día santo a San Uterio para instaurar el día de la simetría múltiple. Y lo haremos hoy, dos de julio, por ser éste el día 182 del año, el día que está en medio del año. La bisagra, el eje de simetría del año. Buenos nachos y murcias garzas por la ocasión. Y, no os sintáis mal, yo, como seguidor, amante, apóstol de la simetría, también odio a Rosi de Parma. Reciclad. Por cierto, el icono que hay a la izquierda del cuadro de texto para el correo electrónico, bajo el comentario que estás escribiendo, parece una esvástica.

fisicofisico

@Washooe
Pues sí, se parece a una esvástica. Será porque se aplica a los que pensamiento fascista como tú, que desprecian lo que no entienden. Supongo que eres uno esos descerebrados del menéame que ha terminado por aquí. Tendrás que estudiar mucho y aumentar tu inteligencia para que te respeten mínimamente tus congéneres. O eso, o quizás tienes mucha más ironía de la que parece.
La ventaja de internet es que puedes elegir qué leer o ver. Si no te gustan estos temas no te pases por aquí y ya está.

WashooeWashooe

Vaya, veo que te ha ofendido mi comentario. Me gustaría apuntar varias cosas. La primera es que los fascistas no desprecian lo que no entienden, eso lo hacen los ignorantes. La segunda es que la esvástica no es un símbolo fascista. Es más, ni siquiera es un símbolo, es un icono. La tercera es que mis congéneres no me respetan por lo que estudio o he estudiado (que no es poco y no son pocas materias), mis congéneres me respetan por cómo me comporto con ellos. A lo mejor tú vives en un mundo en el que se respeta a la gente por lo que estudia, de lo cual podría justificar estos ladridos furiosos ante un comentario que sólo intentaba ser jocoso e irónico. Pero bueno, esta será mi última intervención en este foro, no quiero molestar a quien viene aquí a informarse. Y un último asunto, he de felicitarte por tu intuición, soy uno de esos seguidores de Menéame (sin artículo y con mayúscula, pues es un nombre propio). A lo mejor mi incómoda presencia aquí ayuda a quien “posteó” el artículo en Menéame (de nuevo con mayúscula y sin artículo delante) a darse cuenta de que no todos los foros valen para todas las materias. Y, en mi opinión personal (y no sé nada de nada, y menos, en los temas que ocupan este artículo), estáis haciendo un tipo de ciencia que requiere fe para ser aceptada, estáis caminando entre las lindes de ciencia y la superstición, dentro de poco empezaréis a poner nombres de dioses griegos a vuestras partículas. Adiós y perdón.

Juan Manuel Dato Ruiz

¬¬ Bueno…, si no lo entiendo mal se creó la teoría de los quarks precisamente porque todo se volvía más simétrico y sencillo…, ahora resulta que cada vez que plantean el modelo de partículas vuelven a tener que recalibrarlas; unas partículas que nadie ha visto y que, por suponer su existencia nos lleva a pensar en la existencia de otras partículas mucho más “nobles” en su apropiación matemática…

De todas formas lo entiendo, me imagino un monje que ha estado estudiando durante décadas toda su vida los textos bíblicos, si luego resulta que en los mismos se relata que la anciana Sarah de 90 años era objeto del deseo de un rey que no podía contener sus ansias ni aun siendo reprobado por un ángel…, pues tendrá que inventarse el monje alguna historia para justificar todos esos años de estudio. Los designios de Dios son inescrutables, y la existencia de las partículas también.

Ignacio M. Hierro R.

Pues efectivamente,el decaimiento de B en dimuones es un lugar en el que se busca activamente nueva Física, pues en modelos MSSM aumentan la probabilidad de este suceso. No tengo mucha idea del tema todavía, pero el que tenga un mayor branching ratio que lo predicho en el SM puede ser indicio tanto de partículas SUSY como de la existencia de dos dobletes Higgs. En particular, valores altos de tanBeta tienen como consecuencia fenómenos como este. Habrá que estar atentos.

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