NA62 (CERN) observa la desintegración K⁺ → π⁺νν a más de cinco sigmas

Por Francisco R. Villatoro, el 30 septiembre, 2024. Categoría(s): Ciencia • Física • LHC - CERN • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science

Las desintegraciones muy improbables se usan para explorar la física más allá del modelo estándar, al menos mientras sus secciones eficaces tengan mucho error. Un buen ejemplo es la desintegración de un kaón cargado en un pión cargado, acompañada de un par neutrino-antineutrino que no se observan (K⁺ → π⁺νν). Para observarla se usa una fábrica de kaones en el experimento NA62, que ha publicado en un seminario en el CERN su primera observación a más de cinco sigmas de significación; en concreto, se han observado 51 sucesos sobre un fondo de 18 ± 3 sucesos. Hay que recordar que el resultado previo, con colisiones entre 2016 y 2018 solo alcanzó una significación de 3.4 sigmas. Además, se ha estimado la fracción de desintegración (branching ratio) resultando BR(2016–2022) = (13.0 ± 3.1) × 10⁻¹¹, a solo 1.5 sigmas de las dos últimas predicciones teóricas del modelo estándar (7.86 ± 0.61) × 10⁻¹¹ y (8.60 ± 0.42) × 10⁻¹¹; estas predicciones usan la matriz CKM para la transición entre quarks extraño y abajo (s → d). También se ha publicado un análisis de la desintegración K⁺ → π⁺π⁰, con π⁰ → γγ, con colisiones de 2021–2022, que estima una BR = (1.72 ± 0.07) × 10⁻⁸. Sin lugar a dudas un enorme éxito de la colaboración NA62, obtenido tras combinar los datos recabados en 2016–2018 y 2021–2022. Por cierto, ya se están recabando datos para el bienio 2023–2024 que se publicarán circa 2026.

El experimento NA62 produce kaones gracias al impacto contra un blanco de berilio de los protones acelerados hasta 400 GeV/c por SPS (Super Proton Synchrotron). Dispone de un espectrómetro de masas para detectar las trayectorias de partículas cargadas, como los piones y leptones, una cámara de tiempo de vuelo para estimar la velocidad de las partículas, un calorímetro electromagnético de criptón líquido para detectar electrones y fotones, un calorímetro hadrónico para detectar los piones y detectores de munoes. Un gran detector, con un tamaño total de 270 metros, a pesar de que cada una de sus componentes es pequeña, comparada con ATLAS o CMS. Experimentos «pequeños» como NA62 son poco conocidos, pero muy relevantes en la física de partículas que se realiza en el CERN.

Hasta que aparezca el artículo en arXiv puedes disfrutar del vídeo de la presentación en el seminario de Joel Christopher Swallow, «New measurement of the K⁺ → π⁺νν decay by the NA62 Experiment,» CERN Conference Room, 24 Sep 2024 [indico; PDF]. A nivel divulgativo te recomiendo Enrique Sacristán, «Descubierto un proceso ultrararo en el CERN que podría desvelar una nueva física», Agencia SINC, 24 sep 2024; «NA62 experiment at CERN observes ultra-rare particle decay,» CERN News, 25 Sep 2024. Si quieres leer un artículo de NA62, aunque sobre resultados negativos, te recomiendo NA62 collaboration, «First search for K⁺ → π⁺π⁰μe decays,» arXiv:2409.12981 [hep-ex] (03 Sep 2024), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2409.12981.



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Por Francisco R. Villatoro, publicado el 30 septiembre, 2024
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