Crece la anomalía en mesones B de LHCb tras Moriond EW 2017

Dibujo20170329 two-dimensional constraints wilson coefficients c9 and c10 arxiv 1703 09189

Tras un gran año del LHC Run 2, las conferencias Moriond 2017 (EW, VHEP, QCD, Grav) nos han dejado pocas noticias reseñables. La supersimetría no aparece y el modelo estándar sigue robusto. Sin embargo, las anomalías en los mesones B observadas por LHCb siguen creciendo. Al combinar LHCb, ATLAS y CMS la anomalía en C9 = −1,21 ± 0,22 alcanza 4,9 sigmas, en C10 = +0,69 ± 0,25 unas 2,9 sigmas y en la combinación C9 + C10 = −0,62 ± 0,14 unas 4,2 sigmas. Estas anomalías se observan en las desintegraciones con muones, pero no con electrones. ¿Se oculta nueva física en estas anomalías? ¿Falla la llamada universalidad leptónica (la contribución de diferentes sabores a un proceso es diferente).

Los quarks bottom de los mesones B se pueden desintegrar en un quark extraño y una pareja de muones (b→s+μ+, que se observa mediante B→Kµ+µ). Se pueden añadir términos de nueva física al modelo estándar para obtener un modelo efectivo más allá. Hay cuatro parámetros de Wilson C9, C9′, C10 y C10′ asociados a estos términos. El modelo estándar predice un valor concreto para ellos. Los indicios de nueva física se observan si la estimación experimental de estos parámetros difiere de dicho valor.

El artículo es W. Altmannshofer, C. Niehoff, …, D. M. Straub, “Status of the B→Kµ+µ anomaly after Moriond 2017,” arXiv:1703.09189 [hep-ph]. Más información divulgativa en Luboš Motl, “B-meson b-s-μ-μ anomaly remains at 4.9 sigma after Moriond,” TRF, 28 Mar 2017. Más sobre estas anomalías en este blog.

Dibujo20170329 Predictions for lepton flavour universality ratios and differences coefficients c9 and c10 arxiv 1703 09189

Los parámetros que muestran estas anomalías se calculan añadiendo un término de nueva física (NP) al modelo estándar. Sin entrar en los detalles técnicos, hay que destacar que estos coeficientes, llamados de Wilson, dependen de la distribución angular de los productos de desintegración y su estimación precisa en LHCb es complicada. Quizás efectos QCD sutiles no considerados en la predicción teórica combinados con una fluctuación estadística en el mismo sentido son los responsables últimos de esta anomalía. Quizás incluso haya cierto sesgo de confirmación en el análisis de estos datos.

Dibujo20170329 Best-fit values and pulls in sigma SM point arxiv 1703 09189

En cualquier caso, lo importante es que estas anomalías se observan en un modelo efectivo ad hoc. No tenemos explicaciones teóricas naturales para estas anomalías. [PS: como nos aclara Avelino Vicente en los comentarios, todo depende de la definición de natural. Se pueden explicar estas anomalías de forma sencilla usando leptoquarks o bosones Z-prima. Me permito aportar de mi cosecha que estas teorías predicen otros observables que no han sido observados, luego ajustarlas para explicar la nueva anomalía evitando la ausencia de las otras requiere ajustes finos que considero poco naturales].

La primera señal de nueva física podría ser así. Una serie de anomalías de difícil explicación que acabarán siendo acomodadas conforme su confianza estadística vaya creciendo. El camino más allá del modelo estándar no será un camino de rosas. Pero recorrerlo promete ser fascinante.

Dibujo20170424 B meson Zprime decay science sciencemag org 356 6335 229

[PS 24 Abr 2017] La explicación más sencilla a la anomalía observada es la existencia de una nueva simetría gauge tipo U(1) en el modelo estándar, cuyo bosón gauge tiene masa, un bosón vectorial Z-prima. Esta figura que ilustra la idea está extraída de Adrian Cho, “In familiar decays, a whiff of new physics,” Science 356: 229-230 (21 Apr 2017), doi: 10.1126/science.356.6335.229.

4 Comentarios

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Avelino Vicente

Gracias por tu excelente blog. Solamente quería aportar un par de comentarios críticos:
1) “¿Falla la conservación del sabor leptónico? ” En realidad lo que estaría fallando es la universidad leptónica, no la conservación del sabor. Ninguno de los procesos observados viola sabor, aunque sí parecen contribuciones diferentes para procesos con diferentes sabores.
2) “No tenemos explicaciones teóricas naturales para estas anomalías.” Eso depende de tu definición de “natural”. Se ha mostrado en numerosos trabajos que es posible explicar estas anomalías de forma sencilla introduciendo leptoquarks o bosones Z’.

macuto_davmacuto_dav

Muy interesante, a veces la física parece una serie de tv de esas de crímenes misteriosos en la que los detectives deben armar el rompecabezas de pistas para arrojar luz sobre la resolución del caso. Esperemos el próximo gran capítulo!!!

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