Nuevos cálculos LQCD de la polarización hadrónica (HVP) para estimar el valor g−2 del muón

Por Francisco R. Villatoro, el 18 febrero, 2023. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 3

La gran noticia de la física de partículas en el año 2021 fue que el experimento Muon g−2 del Fermilab subió a 4.2 sigmas la desviación en el momento magnético anómalo del muón (LCMF, 07 abr 2021). La contribución de la polarización del vacío hadrónico (HVP) se estimó de forma indirecta estimando el llamado cociente R (R-ratio) con datos de colisiones electrón-positrón (e⁺e⁻), porque el cálculo usando QCD en el retículo (LQCD) tenía mayor error. Pero el cálculo LQCD más preciso (BMW ’20) reducía la desviación a solo 2.2 sigmas (LCMF, 10 may 2021). Desde entonces se han publicado dos nuevas estimaciones LQCD (CLS ’22 y ETMC ’22), que combinadas con la anterior reducen la desviación a 1.5 sigmas en el valor g−2 del muón; de hecho, la última (ETMC ’22) difiere a 4.5 sigmas de la estimación e⁺e⁻. Los resultados obtenidos con LQCD apuntan a errores sistemáticos en la estimación de HVP usando colisiones e⁺e⁻. Además, el cociente R también se puede calcular usando QCD en el retículo (R-EMTC ’22); los primeros resultados apuntan a una desviación de 3 sigmas entre la predicción computacional y la estimación experimental. Si se confirmaran estos resultados en los próximos años, desaparecería una de las señales más prometedoras de nueva física más allá del modelo estándar.

La combinación BMW ’20 + CLS ’22 + ETMC ’22 conduce a un valor de 𝑎 = (g−2)/2 para el muón de 𝑎𝜇(HVP,W) = 236.7(8) × 10−10, que está a 6.1 sigmas de la predicción usando el R-ratio con colisiones e⁺e⁻. Por ahora los resultados individuales no alcanzan las cinco sigmas, pero si conforme mejoran las simulaciones LQCD con supercomputadores al menos dos lo logran, habrá que plantearse sustituir la estimación con el R-ratio por la estimación con LQCD en la predicción teórica del modelo estándar para 𝑎𝜇(HVP). En su caso todo apunta a un duro varapalo para las señal física más allá del modelo estándar usando los muones. Estos nuevos resultados con LQCD se han publicado en Marco Cè, Antoine Gérardin, …, Hartmut Wittig, «Window observable for the hadronic vacuum polarization contribution to the muon g−2 from lattice QCD,» Phys. Rev. D 106: 114502 (13 Dec 2022), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.106.114502arXiv:2206.06582 [hep-lat] (14 Jun 2022); Constantia Alexandrou, Simone Bacchio, …, Urs Wenger, «Short & intermediate distance HVP contributions to muon g−2: SM (lattice) prediction versus e⁺e⁻ annihilation data,» arXiv:2212.10490 [hep-ph] (20 Dec 2022), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.10490 (EMTC ’22); Constantia Alexandrou, Simone Bacchio, …, Urs Wenger, «Probing the R-ratio on the lattice,» arXiv:2212.08467 [hep-lat] (16 Dec 2022), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.08467 (R-EMTC ’22). Habrá que estar al tanto de futuros progresos en esta línea.



3 Comentarios

  1. Hace un tiempo yo no entendería NADA de este artículo, desde el título, hoy INTUYO de que va y entiendo un poco su importancia. Todo gracias a escucharte en Coffee Break y leer tu blog. Me habéis enseñado lo interesante que es la Física.
    Una bióloga agradecida

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