El último resultado de LHCb sobre la universalidad leptónica reduce la anomalía de 2.6 sigmas a 2.5 sigmas

La universalidad leptónica es una propiedad del modelo estándar que no está protegida por ninguna ley física. En teoría, los mesones B+ se desintegran en electrones con igual probabilidad que en muones, cuando se puede despreciar la diferencia de sus masas. El análisis de las colisiones del LHC Run 1 en el detector LHCb observó una anomalía a 2.6 sigmas en la universalidad leptónica; los mesones B+ se desintegraban menos de lo esperado en muones que en electrones. El nuevo resultado de LHCb, usando 5 fb-1 colisiones combinando el LHC Run 2 en 2015 y 2016, y el LHC Run 1, reduce esta anomalía a solo 2.5 sigmas (aunque decrece mucho la incertidumbre estadística). ¿Se oculta nueva física en esta anomalía? Aún es pronto para saberlo. Pero los optimistas esperaban que la anomalía creciera, en lugar de decrecer.

El nuevo resultado se ha presentado en el congreso Recontres de Moriond EW 2019. Se ha medido el cociente RK entre las desintegraciones en mesones B+ en kaones cargados que vienen acompañadas de parejas muón-antimuón, y de parejas electrón-positrón. Estas desintegraciones raras (ocurren una vez en cada millón de desintegraciones) están mediadas por la interacción débil, en concreto, la desintegración de un quark bottom (b) en un quark extraño (s), es decir, b→s. Para estudiar la calidad del análisis se ha medido el cociente rJ/ψ = BR( B+ → J/ψ(→ μ+μ)K +) / BR( B+ → J/ψ(→ e+e)K+) = 1.014 ± 0.035, que es compatible con la predicción del modelo estándar ( rJ/ψ = 1). Sin embargo, la medida del cociente RK = ( BR( B+ → K+μ+μ) / BR( B+ → J/ψK+ → μ+μK+) ) / ( BR( B+ → K+e+e) / BR( B+ → J/ψ(→ e+e)K+) 0.846+0.060-0.054+0.016-0.014 , que difiere a 2.5 σ de la unidad (predicción teórica RK = 1). Comparando en la figura este resultado de LHCb (en negro) con los de la Colaboración Babar (en verde) y Belle (en azul) muestra la enorme reducción del error lograda. Todo un éxito de LHCb, a pesar de que algunos físicos hubieran esperado que la anomalía creciera en lugar de decrecer.

Habrá que estar al tanto de cómo evoluciona esta anomalía cuando se analicen las colisiones del LHC Run 2 en 2017 y 2018. El artículo es LHCb Collaboration, “Search for lepton-universality violation in B+→K++ decays,” arXiv:1903.09252 [hep-ex], LHCB-PAPER-2019-009 [CERN CDS], y se ha sido presentado por Thibaud Humair, on behalf of the LHCb collaboration, “Lepton Flavour Universality tests with heavy flavour decays at LHCb (including a new RK result),” Moriond EW 2019, 22 Mar 2019 [slides PDF]. Más información divulgativa en “Update of lepton universality test measurement RK,” LHCb News, 22 Mar 2019.



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 22 marzo, 2019
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