Hay muchas desviaciones entre las observaciones en colisionadores de partículas y las predicciones del modelo estándar. Quizás la más famosa es la violación de la universalidad leptónica en mesones B: parecían desintegrarse más en electrones que en muones, cuando el modelo estándar predice que no debería haber diferencia. Pero conforme han ido acumulando datos, tanto Belle II (KEK, Japón) como LHCb (LHC, CERN) han reducido la significación estadística de esta desviación. Se publican en Physical Review Letters (PRL) dos artículos que confirman la predicción del modelo estándar. Belle II usa desintegraciones semileptónicas de mesones B para estimar que ℬ(B→Xeν) / ℬ(B→Xμν) = 1.007 ± 0.009(stat) ± 0.019(syst), tras analizar 189 fb⁻¹ de colisiones electrón-positrón; esta es la verificación más precisa de la universalidad leptónica. Un resultado espectacular que combinado con el de LHCb para desintegraciones leptónicas deja muy pocas dudas sobre la universidad leptónica de la Naturaleza.
El resultado de LHCb se publica en dos artículos, uno en PRL y otro en PRD, pero ya te lo anticipé cuando apareció en arXiv (LCMF, 21 dic 2022). Tras analizar 9 fb⁻¹ de colisiones protón-protón, se estiman los valores de los cocientes RK = ℬ(B⁺ → K⁺ μ⁺ μ⁻) / ℬ(B⁺ → K⁺ e⁺ e⁻), y RK* = ℬ(B⁰ → K*⁰ μ⁺ μ⁻) / ℬ(B⁰ → K*⁰ e⁺ e⁻), para q² bajo (0.1 < q² < 1.1 GeV²/c⁴) y para q² central (1.1 < q² < 6.0 GeV²/c⁴), resultando un valor en excelente acuerdo con la predicción del modelo estándar. En concreto, RK(q² bajo) = 0.994+0.094−0.087, RK(q² central) = 0.949+0.048−0.0477, RK*(q² bajo) = 0.927+0.099−0.093, y RK*(q² central) = 1.027+0.077−0.073, donde q² es la masa invariante de los dos leptones (q² bajo significa 0.1 < q² < 1.1 GeV² y q² central 1.1 < q² < 6.0 GeV²). Conforme se acumulan datos en las colisiones del LHC los resultados de LHCb para la física de los mesones B (que incluyen el quark bottom) son cada vez más precisos y, al mismo tiempo, son cada vez más parecidos a las predicciones del modelo estándar. La esperanza de que haya señales de nueva física escondidas en estas colisiones se desvanece.
Como ya comenté en su momento, nuestro gozo en un pozo. El modelo estándar sale reforzado, victorioso cual Cid Campeador. Los artículos son Belle II Collaboration, «Test of Light-Lepton Universality in the Rates of Inclusive Semileptonic B-Meson Decays at Belle II,» Phys. Rev. Lett. 131: 051804 (02 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.051804, arXiv:2301.08266 [hep-ex] (19 Jan 2023); LHCb Collaboration, «Test of Lepton Universality in b → s ℓ⁺ ℓ⁻ Decays,» Phys. Rev. Lett. 131: 051803 (02 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.051803, arXiv:2212.09152 [hep-ex] (28 Dec 2022); LHCb Collaboration, «Measurement of lepton universality parameters in B⁺ → K⁺ ℓ⁺ ℓ⁻ and B₀ → K*₀ ℓ⁺ ℓ⁻ decays,» Phys. Rev. D 108: 032002 (02 Aug 2023), https://doi.org/10.1103/PhysRevD.108.032002, arXiv:2212.09153 [hep-ex] (18 Dec 2022). Más información divulgativa en Katherine Wright, «Standard Model Stays Strong for Leptons,» APS Physics 16: s91 (02 Aug 2023), https://physics.aps.org/articles/v16/s91.
Quienes necesiten más información sobre este tema (pues no quiero repetir lo que ya he contado muchas veces) pueden recurrir a mis piezas anteriores: «LHCb confirma la universalidad leptónica del modelo estándar en las desintegraciones de quarks bottom», LCMF, 21 dic 2022; «Nuevos resultados de LHCb sobre la violación de la universalidad leptónica», LCMF, 23 oct 2021; «LHCb observa una anomalía en la universalidad leptónica con 3.1 sigmas», LCMF, 24 mar 2021; «ATLAS (LHC) descarta la anomalía en la universalidad leptónica observada por LEP-2», LCMF, 10 ago 2020; «El último resultado de LHCb sobre la universalidad leptónica reduce la anomalía de 2.6 sigmas a 2.5 sigmas», LCMF, 22 mar 2019; «Nuevo resultado de LHCb sobre la violación de la universalidad leptónica en el parámetro R(D*)», LCMF, 28 abr 2018; «LHCb observa otra anomalía asociada a la universalidad leptónica», LCMF, 20 nov 2017; «En entredicho la universalidad leptónica en el modelo estándar», LCMF, 02 sep 2015; «La anomalía de los mesones B en la revista Nature», LCMF, 09 jun 2017; «Crece la anomalía en mesones B de LHCb tras Moriond EW 2017», LCMF, 02 abr 2017; entre otras.
Excelente instructivo para consulta de archivo. Felicitaciones por el esfuerzo de su publicación.
No tengo buenos conocimientos de física pero a lo largo de los años parece que el modelo estándar sobrevive y las noticias interesantes resultan ser un fiasco.
Muchas gracias, Francisco.
Hace tiempo que mis conocimientos (la física de la UPC de finales de los 70’s) no llegan para entender («de verdad») algunos de tus artículos (que sigo desde hace muuuchos años…) , pero sigo disfrutando de la fascinación y la sensación maravilla que me proporciona lo que nos explicas y compartes.
Gracias por permitirme mirar por un agujerito la ciencia de verdad.
Ánimos, y buen verano.