lunes, 5 de marzo de 2012

Más pruebas de la anomalía de la antimateria

La violación CP explicaría porque el Universo existe tal cual. Créditos: Science.
El Big Bang creó una gran cantidad de la materia, junto con la misma cantidad de antimateria, de haber ocurrido lo anterior hubiera arrasado con todo y llevado al Universo a un final prematuro. Eso es lo que la física teórica considera cierto aunque no funciono de esa manera. Ahora, los resultados de un acelerador de partículas en EE.UU. están proporcionando nueva evidencia de una diferencia sutil en las propiedades de la materia y la antimateria que podría explicar cómo el Universo temprano sobrevivió.

La primera evidencia de una diferencia entre materia y antimateria se encuentran en la década de 1960 en el decaimiento de partículas llamadas kaones neutros, lo que condujo a la concesión de un Premio Nobel de Física. En 2001, los aceleradores en los Estados Unidos y Japón encontraron más evidencia de una diferencia en partículas llamadas mesones B. El año pasado en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN (LHC) cerca de Ginebra, Suiza, encontró evidencia de un tercer sistema, mesones D, pero no había datos suficientes para poder descartar una casualidad estadística. Los resultados de la que los nuevos mesones vienen del Detector Colisionador de Fermilab (CDF) el experimento cerca de Chicago que todavía no tienen pruebas concluyentes, pero que aportan las posibilidades de un golpe de suerte en uno de cada 10,000. "Estoy seguro que en pocos días todo el mundo en el campo se sentirá mucho más seguro de que esto es realmente cierto", agrega Giovanni Punzi, portavoz del experimento CDF.

Los físicos han sospechado durante mucho tiempo que una diferencia en las propiedades de la materia y la antimateria es la clave para la supervivencia de los primeros en los inicios del Universo de. Esta diferencia -técnicamente se conoce como violación de la carga-paridad (CP)- la cual habría permitido que la materia normal prevalezca sobre la antimateria, produjo el hecho que la materia normal pasara a formar todas las cosas que vemos en el Universo actual.

Para testigos de la violación CP, las partículas se estudian para ver si hay alguna diferencia en la tasa de descomposición entre las partículas normales y sus antipartículas. La teoría aceptada de las partículas elementales, el modelo estándar, permite un bajo nivel de violación CP -incluyendo el revelado en los descubrimientos de los años 1960 y 2000-, pero no suficientes para explicar la prevalencia de la materia normal. Aún así, los investigadores han estado tratando de encontrar casos en los que la violación de CP es mayor.

El detector LHCb del CERN, y CDF en el Fermilab, son dos experimentos de este tipo. Ellos rastrean los rutas de las partículas mesones D0 y sus antipartículas. Estos pueden decaer en pares de cualquiera de los piones o kaones y por medio del conteo de estos productos de descomposición, los equipos de LHCb y el MID pueden calcular la diferencia en las tasas de descomposición entre las partículas y antipartículas D0.

En noviembre, el equipo LHCb informó que las tasas de decaimiento diferían en un 0,8% -unas ocho veces la cantidad que el modelo estándar espera en general que lo permitan- y tal vez lo suficiente para ayudar a explicar el origen de la prevalencia de la materia sobre la antimateria. Desafortunadamente, la medida no fue muy precisa: La significación estadística fue de alrededor de 3 sigma, lo que significa que hay una posibilidad entre 100 de que se trata de un error aleatorio en los datos.

Los últimos resultados de la FCD -anunciados en estos días en una reunión en La Thuile, Italia-, disminuyeron drásticamente las probabilidades de un golpe de suerte. Apuntan a la violación de CP en el nivel de 0,6%, con una significación estadística de 2,7 sigma. En combinación con los últimos resultados del LHCb, los resultados de la FCD llevan el significado a alrededor de 3,8 sigma o una posibilidad entre 10,000 de que la violación de CP es un problema al azar.

Los resultados no pueden ser considerados como un descubrimiento de buena fe lo cual requiere una significación estadística de 5 sigma -o la posibilidad de que el resultado sea producto de lo aleatorio al menos de uno en un millón. Sin embargo, los físicos de partículas contentos. "Todavía no podemos decir con seguridad que es la violación de CP", dice Angelo Carbone, un miembro de la colaboración LHCb "Pero estamos cerca".

Paul Harrison, un físico de partículas experimental en la Universidad de Warwick en el Reino Unido, dice que el estándar de 5-sigma es importante porque ayuda a evitar los sesgos que surgen en las distribuciones estadísticas desequilibradas. Pero él piensa que los resultados tranquilizan al provenir de dos experimentos independientes. "No me espero un error en los experimentos en este momento", considera. "Estos chicos son gente seria....llevan en esto mucho tiempo y saben lo que están haciendo."

Para ver si la significación estadística puede ser mejorado a cinco sigma, los espectadores tendrán que esperar hasta finales de este año, cuando el equipo LHCb examine el resto de sus datos. Pero incluso si la violación de CP resulta ser real, la cuestión es si se trata de una "nueva física", en otras palabras, si el modelo estándar actual lo puede explicar.

EL teórico de partículas Sebastián Jaeger de la Universidad de Sussex en el Reino Unido cree que la respuesta es incierta, porque nadie está seguro de hasta qué punto el modelo estándar puede llegar. "El principal problema es que la [violación] CP es difícil de cuantificar, siendo bastante difícil, desde un punto de vista teórico, para hacer una predicción de que .... Así que incluso si el significado se convierte en 5 o 10 sigma, el modelo estándar todavía no puede ser descartado".

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