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En 2020, un experimento del LHCB ofreció pruebas de que algunas partículas rompen uno de los principios fundamentales del Modelo Estándar. Esto sugiere la posible existencia de nuevas partículas y fuerzas fundamentales.
Otros experimentos del mismo experimento han revelado más indicios de fenómenos que nuestra teoría actual de la física fundamental no puede explicar.
Los físicos llevan mucho tiempo buscando indicios de física más allá del Modelo Estándar que puedan ayudarnos a resolver algunos de estos misterios. Una de ellas es la búsqueda de las partículas conocidas como quarks de belleza. Los quarks de belleza son los primos de los quarks up y down que componen el núcleo de cada átomo.
Los quarks de belleza tienen una vida concisa. Sobreviven solo una trillonésima de segundo antes de transformarse o decaer en otras partículas.
El acelerador de partículas gigante del CERN, el Gran Colisionador de Hadrones, produce miles de millones de quarks de belleza cada año. Se registran en un detector construido a tal efecto llamado LHCb.
El experimento anterior muestra que los quarks belleza decaen en partículas llamadas muones con menos frecuencia que en sus primos más ligeros, los electrones. Esto es imposible de explicar en el Modelo Estándar, que trata a los electrones y a los muones de forma idéntica, aparte de que los electrones son unas 200 veces más ligeros que los muones. En consecuencia, los quarks de belleza deberían descomponerse en muones y electrones a la misma velocidad. En cambio, los físicos del LHCb descubrieron que la desintegración en muones solo se producía con un 85% de frecuencia respecto a la desintegración en electrones.
La diferencia entre el resultado del LHCb y el Modelo Estándar fue de unas tres unidades de error experimental, o "3 sigmas", conocidas en la física de partículas. Esto significa que solo hay una posibilidad entre mil de que el resultado se deba a una casualidad estadística.
Si los resultados son correctos, la posible explicación es que una nueva fuerza que arrastra electrones y muones con distinta fuerza interfiere en el modo en que estos bellos quarks se desintegran.
Aunque se necesitan más datos para asegurar si el efecto es natural. Una vez que el resultado alcanza el umbral de cinco sigmas, los físicos de partículas solo empiezan a considerarlo un auténtico descubrimiento.
El Dr. Harry Cliff, del Laboratorio Cavendish, dijo: "El hecho de que hayamos observado el mismo efecto que nuestros colegas en marzo aumenta sin duda las posibilidades de que podamos estar realmente a punto de descubrir algo nuevo. Es estupendo arrojar un poco más de luz sobre el rompecabezas".
El profesor Val Gibson, también del Laboratorio Cavendish, dijo: "El entusiasmo en el Gran Colisionador de Hadrones crece justo cuando el detector LHCb actualizado está a punto de encenderse y de recoger más datos que proporcionarán las estadísticas necesarias para afirmar o refutar un descubrimiento importante."
Fuentes, créditos y referencias:
Tests of lepton universality using B0→K0Sℓ+ℓ− and B+→K∗+ℓ+ℓ− decays. arXiv:2110.09501