El experimento LHCb reduce el espacio para descubrir nueva física

Los resultados presentados por la colaboración LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) el 5 de marzo en la conferencia anual de Moriond, que se celebra este año en la localidad italiana de La Thuile, han puesto uno de los límites más restrictivos a la teoría actualmente aceptada en física de partículas, el modelo estándar. El experimento LHCb prueba este modelo midiendo procesos extremadamente raros, en este caso un patrón de desintegración previsto solo tres veces cada mil millones de desintegraciones de una partícula conocida como meson Bs.

Cualquier resultados distinto a este podría ser indicio de la existencia de nueva física. La medida de esta tasa de desintegración del meson Bs ha sido uno de los grandes objetivos de los experimentos en física de partículas en la pasada década, siendo esta tasa mejorada gradualmente por los experimentos CDF y D0 del acelerador Tevatron de Fermilab, LHCb y más crecientemente CMS en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).

“El resultado de LHCb sobre la desintegración del meson Bs en dos muones lleva nuestro conocimiento del modelo estándar a un nivel sin precedentes y nos señala la nueva física que podemos esperar”, explicó el portavoz del experimento LHCb, Pierluigi Campana. “Sabemos que este es un resultado muy importante para la comunidad de física teórica y que también complementa muy bien búsquedas directas realizadas en ATLAS y CMS”.

El modelo estándar es una teoría muy exitosa que ha sido probada por diferentes experimentos durante décadas, saliendo ilesa. Sin embargo, se sabe que es una teoría incompleta, que da cuenta de solo el 4% del Universo que es visible para la Astronomía. Se necesita nueva física para explicar el 96% restante. Esta nueva física puede manifestarse directamente, mediante la producción de nuevas partículas que podrían ser detectadas por los experimentos ATLAS y CMS, o indirectamente a través de la influencia que podría tener en raros procesos como los estudiados por LHCb.

Guía para buscar nueva física en el LHC

El detector de partículas LHCb es un instrumento altamente especializado diseñado para estudiar la corta vida de los mesones B, que estudia continuamente desintegraciones raras en este tipo de partículas. Como el modelo estándar ofrece predicciones muy precisas de estas desintegraciones, estas proporcionan un campo de pruebas muy sensible para buscar nueva física. Los últimos resultados de LHCb restringen la tasa de desintegración de los mesones Bs en dos muones en menos de 4.5 desintegraciones por mil millones de desintegraciones de mesones Bs.

La presentación en LaThuile el dia 5 de marzo de este importante resultado ha sido encargada por la colaboración LHCb al Jose A. Hernando Morata, miembro del grupo de física de altas energías de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), y co-responsable de este grupo de análisis en el CERN. El investigador ha declarado el propio lunes tras la conferencia: “El resultado no descarta nueva física, pero empieza a restringir modelos teóricos que postulan su existencia, y ayuda a establecer la dirección para su búsqueda en todos los experimentos LHC”.

Está previsto que este resultado se presente a la revista Physical Review Letters el 20 de marzo. La colaboración LHCb la forman 52 instituciones de distintos países, entre ellas la Universidad de Santiago de Compostela, la Universidad de Barcelona y la Universidad Ramón Llull. La participación de los grupos de investigación españoles en el LHC cuenta con el apoyo del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN) y del proyecto Consolider-Ingenio 2010.