BESIII prueba que la polarización del hiperón Lambda estaba mal calculada

Por Francisco R. Villatoro, el 9 mayo, 2019. Categoría(s): Ciencia • Física • Nature • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 2

Los valores más recientes de los parámetros de las partículas se publican todos los años en el informe del Particle Data Group (PDG). Algunos parámetros tienen valores que se estimaron hace muchas décadas porque nadie los ha vuelto a medir. El detector BEPC II de BESIII (Pekín, China) publica en Nature Physics una nueva medida de la polarización del espín de los hiperones Lambda (Λ). Su valor es un (17±3)% mayor que el valor que aparece en el PDG 2018 (que fue estimado en experimentos entre 1963 y 1975). Un error enorme que afecta al análisis de ciertas colisiones en el LHC (detectores LHCb, ATLAS y CMS).

Recuerda que el hiperón Λ es un barión formado por los tres quarks sdu (extraño, abajo y arriba); este barión se desintegra en un protón y un pión: Λ → p π), Λp π++), y Λn π0 (α0). BESIII (Beijing Spectrometer Experiment III) ha medido α = 0.750 ± 0.009 ± 0.004  (PDG 2018 estima 0.642 ± 0.013), α+ = −0.758 ± 0.010 ± 0.007 (PDG 2018 estima −0.71 ± 0.08), α0 = −0.692 ± 0.016 ± 0.006, y α0+ = 0.913 ± 0.028 ± 0.012 (PDG 2018 estima 1.01 ± 0.07). Para la asimetría CP en los hiperones Lambda, BESIII estima (α+)/(α+−α) = −0.006 ± 0.012 ± 0.007 (PDG 2018 estima 0.006 ± 0.021). Sin lugar a dudas la labor realizada por la colaboración BESIII estudiando 1310 millones de desintegraciones J/ψ en una pareja entrelazada de hiperones Λ y  Λ  entrelazados es muy relevante para la física de los bariones. 

El artículo es The BESIII Collaboration, “Polarization and entanglement in baryon–antibaryon pair production in electron–positron annihilation,” Nature Physics (06 May 2019), doi: 10.1038/s41567-019-0494-8arXiv:1808.08917 [hep-ex] (27 Aug 2018).

El Colisionador Electrón–Positrón de Pekín (BEPC II, por Beijing Electron–Positron Collider II) estudia la producción de pares entrelazados de bariones y antibariones resultado de la desintegración de una resonancia del mesón J/ψ de espín uno y masa 3096.900(6) MeV/c² y anchura de desintegración 92.9(28) keV. El mesón J/ψ se produce en reposo y se desintegra en un par barión-antibarión Lambda, ΛΛ, vía el proceso e+e− → J/ψ → ΛΛ. En este tipo de desintegración los bariones Lambda aparecen en un estado cuántico entrelazado, lo que permite una medida de precisión de su polarización a partir de sus ángulos de salida desde el punto de colisión.

Esta figura muestra la señal de polarización α del barión Λ (vía la desintegración Λ → p π) como modulación del momento μ(cos θΛ) en función del ángulo cos θΛ. Se han analizado 1.31 × 109 sucesos de tipo J/ψ, de los que 420 593 son sucesos p π− p π+ sobre un fondo de 399±20 sucesos, y 47 009 sucesos p π n π0 sobre un fondo de 66.0±8.2 sucesos. El resultado es una medida a más de cinco sigmas de la polarización de los bariones Lambda.

La medida mediante nuevos métodos de parámetros conocidos desde hace décadas es un asunto de gran relevancia. No siempre se obtendrá una sorpresa mayúscula, como en este caso, razón por la que se ha publicado en Nature. Pero aunque se confirme la medida ya conocida, su importancia para el avance de la ciencia es fundamental. Por ello todos debemos agradecer a la Colaboración BESIII que se haya desarrollado un nuevo método para estimar la polarización de los bariones Lambda.



2 Comentarios

  1. Según dices aquí: “Un error enorme que afecta al análisis de ciertas colisiones en el LHC (detectores LHCb, ATLAS y CMS).”
    ¿Esto significa que va a haber que analizar experimentos ya hechos y datos antiguos con el nuevo valor para la polarización del hiperón Lambda?

    Y en ese caso ¿Que podría suponer eso?
    Gracias

    1. Ángel, afecta a unos pocos análisis, pero no son muchos; dichos análisis tendrán que ser repetidos con el nuevo valor. En principio no supondrá un gran cambio en lo que sabemos, pero quizás afecte a algunas pequeñas anomalías que se han observado, reduciendo su amplitud. Habrá que estar al tanto.

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