martes, 15 de noviembre de 2011

LHC podría haber encontrado una grieta en la física moderna

LHCb. Créditos: Peter Ginter / CERN

A finales de 2008, una pocos espectadores creían que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) podría traer el fin del mundo. Tres años más tarde, nuestro planeta se mantiene intacto, pero el acelerador de partículas europeo puede haber hecho su primera grieta en la física moderna.

Si esta grieta resulta ser real, podría ayudar a explicar un misterio sin resolver del universo: ¿por qué hay materia normal, pero casi nada de la antimateria opuesta? "Si se sostiene, es emocionante", añade el físico de partículas Robert Roser del National Accelerator Laboratory Fermi en Batavia, Illinois.

Para entender por qué los físicos están entusiasmados, mire a su alrededor: Estamos rodeados de materia. Eso puede parecer obvio, pero los científicos se han preguntado por qué en su lugar no hay nada en absoluto. Las teorías aceptadas indican que el Big Bang debería haber producido cantidades iguales de materia y antimateria, que pronto se habrían aniquilado mutuamente. Es evidente que la balanza se inclinó a favor de la materia normal, lo que permite la creación de todo lo que vemos hoy en día, pero ¿cómo?, nadie está seguro.

Lo más probable, dicen los teóricos, que las propiedades de la materia y la antimateria no son tan simétricas. Técnicamente, esta disparidad se conoce como violación carga-paridad (CP) y debe surgir naturalmente cuando las partículas estan en decaimiento: o bien las partículas normales decaerían con más frecuencia que sus antipartículas lo hacen o viceversa. De acuerdo con la teoría aceptada de las partículas elementales, el modelo estándar, indica debe haber un bajo nivel de violación de CP, pero no suficiente para explicar la prevalencia de la materia normal. Así que los experimentos han estado tratando de encontrar casos en los que la violación CP es mayor.

Ahí es donde LHCb, uno de los seis detectores del LHC, puede haber sido exitoso. Se ha trazado el camino de las partículas conocidas como mesones D0, que, junto con sus antipartículas, puede decaer en los pares de cualquiera de los piones o kaones. Al contabilizar estos piones y kaones, los físicos han calculado empleando LHCb las tasas de decaimiento relativo entre las partículas y antipartículas D0. El resultado, reveló en una reunión en París esta semana, es sorprendente: las tasas difieren en 0,8%.

En vista de ello, este nivel de violación de CP es por lo menos ocho veces más alto de lo que el modelo estándar permite, por lo que podría ayudar a explicar por qué todavía hay materia en el Universo. Pero hay una advertencia: no es lo suficientemente precisa. Para los verdaderos descubrimientos, los físicos demandan una certeza estadística de al menos cinco sigma, lo que significa que debe haber menos de una posibilidad de 3 millones en el resultado que es un blip aleatorio de los datos. Actualmente, el equipo LHCb tiene una certeza de tres sigma, por lo que hay una posibilidad entre 100, el resultado es aún extraordinario.

Matthew Charles, físico de la Universidad de Oxford en el Reino Unido y portavoz de la colaboración de LHCb, es naturalmente cauteloso. "El próximo paso será analizar los datos restantes aportados en 2011", dice. "La muestra que hemos utilizado hasta ahora es sólo un 60 por ciento de lo que hemos grabado, por lo que hace falta es mejorar nuestra precisión un poco y obtener una pista sólida en cuanto a si el resultado va a sostener." Para el análisis, el público tendrá que esperar hasta el próximo año.

El físico de partículas Paul Harrison de la Universidad de Warwick en el Reino Unido, que trabaja en otros estudios LHCb, no está percibiendo esperanzas. "No estoy apostando mi pensión en este resultado por la posición de la prueba de los datos", dice. Él piensa que la incertidumbre es demasiado grande. "Desde que estamos midiendo cientos de cosas diferentes en el LHC, luego de vez en cuando uno de ellos dará un efecto de tres sigma como esta al azar".

Hay razones para ser positivos, sin embargo. El año pasado, basado en la colaboración CDF del Fermilab informó de una diferencia similar entre las tasas de decaimiento D0 de 0,46 por ciento. En ese momento, el resultado se consideró probable que sea un bache debido a la incertidumbre estadística de la FCD era bastante grande, pero en conjunto con el resultado de LHCb, podría ser visto con más peso. Y el MID, como el LHCb, todavía tiene más datos a través de distintas redes.

"Estamos, obviamente, muy motivado para extender el análisis a la muestra completa de datos y ver si podemos conseguir una confirmación independiente del resultado LHCb", dice Giovanni Punzi de la Universidad de Pisa en Italia, un portavoz de la colaboración CDF.

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