Belle confirma la anomalía P5′ observada por LHCb

Dibujo20160901 belle p5 anomaly versus lhcb

En el año 2015 el detector LHCb del LHC observó una anomalía a 3,4 sigmas en ciertas desintegraciones raras de mesones B neutros. El detector japonés Belle ha confirmado dicha anomalía a 2,1 sigmas, en completo acuerdo con LHCb. En concreto, se trata de una desviación respecto a las predicciones del modelo estándar para un parámetro llamado P5′; por cierto, no se observa ninguna desviación para los parámetros P4′, P6′ y P8′, para los que también hay una buena coincidencia entre Belle y LHCb.

Recuerda que la combinación oficiosa de dos desviaciones independientes a 3,4 y 2,1 sigmas alcanza 4,0 sigmas. El artículo es The Belle Collaboration, “Angular analysis of B°→K*°(892)ℓℓ,” arXiv:1604.04042 [hep-ex]; recomiendo también The LHCb Collaboration, “Angular analysis of the B0→K*°μμ decay using 3 /fb of integrated luminosity,” JHEP 02: 104 (2016), doi: 10.1007/JHEP02(2016)104, arXiv:1512.04442 [hep-ex]. Agradezco mucho a Joaquim Matias que me haya resaltado este resultado de Belle en un comentario a mi entrada sobre el resultado de LHCb, en concreto, “Nuevo rumor sobre la anomalía B°→K*°μμ en LHCb,” LCMF, 19 Mar 2015.

Dibujo20160901 feynman diagram of dominating standard model decay b0 meson

En concreto se han estudiado las desintegraciones del mesón B0 → K*0(892) ℓ+, donde el leptón ℓ puede ser un muón, μ, o un electrón, e. Esta desintegración ocurre mediante una corriente débil neutra con cambio de sabor de un quark bottom en un quark extraño con emisión de dos leptones, es decir, b → s ℓ+. Esta desintegración es rara porque está prohibida al nivel perturbativo más bajo (tree level) y requiere un diagrama tipo pingüino (como el mostrado en la figura). En el modelo estándar su mayor contribución es debida al diagrama de Feynman mostrado en esta figura que involucra un bucle entre un bosón W y una pareja top-antitop, que a se aniquilan en leptones vía un bosón Z.

Dibujo20160901 signal extraction meson b decay k l l belle detector

El análisis de este tipo de desintegraciones raras es complicado, por ello sorprende el gran acuerdo entre Belle y LHCb. El parámetro que muestra la anomalía es uno de los parámetros que describe la distribución angular de los leptones que se emiten en esta desintegración. En lugar de usar los ángulos más obvios (descritos por los parámetros S4, S5, S6 y S8), se usa una variante que trata de minimizar el efecto de la incertidumbre en los factores de forma (llamados P4′, P5′, P6′ y P8′); omito detalles técnicos que sólo interesarán a los expertos.

Dibujo20160901 belle p4 result versus lhcb

Dibujo20160901 belle p6 result versus lhcb

Dibujo20160901 belle p8 result versus lhcb

Los valores de los parámetros P4′, P6′ y P8′ muestran un buen acuerdo con las predicciones del modelo estándar (como ya observó LHCb). Sin embargo, el parámetro P5′ muestra una anomalía de unas 4,0 sigmas (combinando LHCb y Belle). Serán necesarios futuros estudios para clarificar la situación, pero siendo optimistas se trata de una de las anomalías más firmes que apuntan hacia física más allá del modelo estándar.


1 Comentario

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El CidEl Cid

Gracias Francis por la entrada. A ver si va a venir por aquí la nueva física. ¿Un nuevo bosón quizás? Estaremos atentos.

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