Curiosa medida de LHCb de la vida media del barión omega encantado

La vida media del barión omega encantado (cuyos quarks de valencia son ssc) es de 69 ± 12 fs (femtosegundos) según el Particle Data Group 2018. El detector LHCb del LHC en el CERN ha medido un valor de 268 ± 26 fs, unas cuatro veces más grande. Lo más curioso es que ambas medidas son compatibles con la predicción actual del modelo estándar. La razón es que no sabemos calcular dicha predicción con precisión suficiente, ofreciendo las estimaciones teóricas actuales un valor entre 60 y 520 fs. Un buen ejemplo que nos recuerda lo difícil que es estimar las propiedades de los bariones formados por quarks de baja masa, incluso usando QCD en el retículo.

La estimación de LHCb se basa en 3 /fb (inversos de femtobarn) de colisiones del LHC Run 1 con energías de 7 y 8 TeV; en concreto, se han analizado unas mil desintegraciones Ωb → Ω0c μνμ X, en las que Ω0c → p KKπ+, y X representa partículas no detectadas. El artículo es LHCb collaboration, “Measurement of the Ω0c baryon lifetime,” arXiv:1807.02024 [hep-ex]; recomiendo la presentación de Laurent Dufour, “CP violation and semileptonic decays in beauty and charm,” LHCP 2018, 08 Jun 2018 [indico]. Más información divulgativa en Ana Lopes, “New measurement of particle’s lifetime intrigues physicists,” CERN News, 08 Aug 2018, y “Charmed baryons strike back,” CERN Courier, 09 Jul 2018.

La estimación que se encuentra en el PDG 2018 se basa en medidas realizadas hace 15 años por el experimentos FOCUS en el Fermilab, EE.UU., junto a medidas de hace 23 años de los experimentos E687 en el Fermilab y WA89 en SPS del CERN. La nueva estimación obtenida por LHCb, en concreto τ(Ω0c) = 268 ± 24 ± 10 ± 2 fs, tiene una precisión comparable a dichas medidas, pero un valor más de cinco sigmas por encima. Lo más sorprendente es que contradice lo que se esperaba para este tipo de desintegraciones, en concreto, resulta que τ(Ω0c=ssc) > τ(Λ+c=udc), cuando se esperaba que τ(Λ+c=udc) > τ(Ξ0c=dsc) > τ(Ω0c=ssc); ver, por ejemplo, T.E. Browder, K. Honscheid, Daniele Pedrini, “Nonleptonic Decays and Lifetimes of b-quark and c-quark Hadrons,” Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 46: 395-469 (1996), doi: 10.1146/annurev.nucl.46.1.395, arXiv:hep-ph/9606354. Habrá que volver a repensar estas desintegraciones para desvelar la razón.

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