Nuevos resultados de LHCb sobre la violación de la universalidad leptónica

Por Francisco R. Villatoro, el 23 octubre, 2021. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 3

Seguro que has leído en varios medios que el detector LHCb del LHC (CERN) ha publicado nuevos datos que refuerzan la violación de la universalidad leptónica en desintegraciones de mesones B (o de quarks bottom). Sin embargo, el nuevo artículo de LHCb sobre las desintegraciones B0→ KS0+ y B+→K*++ ha obtenido R(KS0) = 0.66 ± 0.23, y R(K*+) = 0.70 ± 0.21, que están a 1.5 y 1.4 sigmas de la predicción del modelo estándar; por tanto, son resultados coherentes con las predicciones. ¿Cómo es posible? La razón es que estos resultados se pueden combinar con resultados previos, como el resultado a entre 2.6 y 3.1 sigmas de marzo de 2021 (LCMF, 24 mar 2021), y los resultados a entre 2.2 y 2.5 sigmas de 2017 (LCMF, 20 nov 2017). Sin esta combinación, que conlleva superar las tres sigmas, los nuevos resultados pasarían sin pena ni gloria. 

El nuevo artículo de LHCb analiza todas las colisiones disponibles en el LHC, tanto Run 1 como Run 2, con un total de 9 fb-1 (inversos de femtobarn); los resultados obtenidos son R(KS0) = 0.66+0.2−0.15 (stat) +0.02−0.04 (syst) en el rango 1.1 < q² < 6.0 GeV²/c⁴, y R(K*+) = 0.70+0.18−0.13 (stat) +0.03−0.04 (syst) en el rango 0.045 < q² < 6.0 GeV²/c⁴, donde se separan las incertidumbres estadística (datos de colisiones) y sistemática (interpretación teórica de los datos), y se destaca qua la distribución de errores es asimétrica. El LHC Run 3, que se iniciará el año próximo con detectores de LHCb mucho más sensibles, promete resolver el misterio de estas desintegraciones; todos esperamos que desvele que la violación de la universalidad leptónica es real, sin embargo, siendo conservadores, no podemos descartar que reduzca su significación hasta hacerla desaparecer. Aunque todo el mundo quiere matar a la gallina de los huevos de oro para desvelar su secreto oculto, el modelo estándar, joven y robusto, peleará defendiendo su supremacía por muchas décadas.

Quizás estés perdido (aunque en este blog lo he contado muchas veces); te recuerdo que R(K)= BR(B→K μ+μ)/BR(B→K e+e) es el cociente entre las tasas (branching ratios) de desintegración de mesones B en muones y en electrones; según el modelo estándar R(K)=1, la llamada universalidad leptónica. Este cociente solo depende de la interacción débil (responsable de estas desintegraciones de tipo b→s ℓ+), ya que la contribución da la interacción fuerte se cancela entre numerador y denominador; por cierto, la cancelación no es perfecta y las predicciones teóricas son R(K) ≲ 1; el resultado concreto depende del cálculo, por ejemplo, R(KS0) = 0.9965 ± 0.0006, y R(K*+) = 0.9259 ± 0.0041 (arXiv:1703.09189 [hep-ph]). Por ello, este cociente es un test de precisión del modelo estándar que permite explorar física más allá; un valor R(K)<1  a más de cinco sigmas implica la existencia de términos que violan la universalidad leptónica, cuyo origen podrían ser nuevas interacciones o nuevas partículas aún por descubrir.

El nuevo artículo es LHCb Collaboration, «Tests of lepton universality using B0→ KS0+ and B+→K*++ decays,» arXiv:2110.09501 [hep-ex] (18 Oct 2021); se han hecho eco muchos medios, por ejemplo, «Physicists announce results that boost evidence for new fundamental physics,» Phys.org, 19 Oct 2021, pero te recomiendo Matthew Chalmers, «LHCb tests lepton universality in new channels,» CERN Courier, 19 Oct 2021. En este blog puedes leer otras piezas sobre universalidad leptónica donde resolverás muchas de las dudas que te genere ésta.

Seguro que te preguntarás, ¿qué sentido tiene combinar resultados coherentes con el modelo estándar con resultados anómalos para reforzar la anomalía de estos últimos? En rigor no debería hacerse; de hecho, desde la colaboración LHCb no se ha publicado dicha combinación, ni creo que llegue a publicarse. Sin embargo, los físicos son humanos y en su corazón desean que estos resultados anómalos sean reforzados por las colisiones del LHC Run 3; ansían ver la luz al final del túnel que conducirá hacia la física más allá del modelo estándar. Pero nuestros deseos húmedos no deberían nublar nuestro juicio.



3 Comentarios

    1. La Universidad de Granada, iba a construir un pequeño acelerador de partículas, y estaba buscando socios inversores. Pero parece que ya no va a ser posible o viable. Dicen que hubiese sido buena idea, aprincipios de la década de 1990, cuando habían pocos aceleradores , y por que empiezan a ser rentables a largo o a muy largo plazo…

      Tal vez, sería mejor que invirtieron en una centralita generadora de electricidad, por pila de combustible de hidrogeno, como quieren hacer con los coches eléctricos. Como único residuo, sería vapor de agua, que a diferencia del CO2, no tendría efecto invernadero; lo único peligroso, sería el hidrogeno gaseoso, que sería explosivo, si se producen escapes.

      Lo que si es una realidad, a día de hoy, es que el sistema energético en España, está hundido; y que los molinillos de viento y la energía solar fotovoltaicas, no son suficientes. Han cerrado, las plantas de energía nuclear, de base, para tener energía eléctrica barata, después del desastre de la planta de Fukushiima ( países como Alemania han dado un paso atrás, reabriendo sus plantas nucleares y de carbón cerradas, el gas ruso, no llega y las energías renovables, son intermitentes. ) La energía de fusión fría, basada en electrodos de paladio, no funciono; además el paladio, primo hermano del níquel, es escaso y muy caro.

      Si la energía eléctrica se pone muy caro, las empresas cierran o se van de las regiones donde están asentadas o del país residente; con lo cual, se empobrece aún más el ambiente laboral e industrial del país en cuestión. La región o país, retrocede industrialmente, a una época en donde había un menor desarrollo industrial; se vuelve más agrícola y de turismo de sol y playa – que en España hay muchas -. Lo llevamos viendo, desde principios de la década de 1980, con la reconvención industrial; pero ahora con el hundimiento del sector energético, la situación no ha hecho más que empeorar; habiéndose triplicado la factura de la luz en los hogares españoles; y con el corte en el suministro de gas desde el norte de África, por el sur, y desde Rusia, por el norte. Sumarse también, la escases de buques gasisticos, que están todos en Asia.

      Por si fuera poco, en el horizonte aparece la amenaza del gran apagon electrico y de Internet, que no será por acción natural ( tormenta solar ).

      1. Naonis, si por el acelerador que se quiere construir en la Universidad de Granada te refieres a la fuente de neutrones del proyecto IFMIF/DONES (https://ifmifdones.org/es/inicio/) el proyecto sigue en pie (todavía no se ha decidido si acabará en la Unión Europea (Granada) o en Japón, pero desde la candidatura de Granada se sigue trabajando para que venga para España). Y, por otro lado, no se espera ningún gran apagón en España (ni siquiera en la Unión Europea) debido a una tormenta geomagnética en un horizonte cercano (la probabilidad de que ocurra en este siglo es muy baja).

Deja un comentario