Dos experimentos del CERN detectan una nueva desintegración de partículas atómicas

En un artículo publicado hoy en la revista Nature, las colaboraciones de los experimentos CMS y LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) describen la primera observación de una desintegración muy inusual de un tipo de partículas, los mesones B0 s, en dos muones, partículas similares a los electrones pero más pesados.

El análisis se ha basado en datos tomados en el LHC en 2011 y 2012, fase en la que intervino el grupo del ICCUB, concretamente en el diseño e implementación de dos líneas del sistema de filtro de datos (trigger) para seleccionar en cada colisión protón-protón en LHCb los sucesos que podrían corresponder a una pareja de muones. Además, participaron en la definición de los fenómenos físicos usados para distinguir la señal buscada para esta desintegración del fondo, así como en la definición de los denominados canales de control que miden los ritmos en los que sucede este proceso.

Este infrecuente proceso subatómico ocurre unas cuatro veces cada mil millones de desintegraciones

"Desde el punto de vista teórico, nuestro conocimiento actual del universo está basado en dos pilares: el modelo estándar de partículas y el modelo cosmológico, los dos ampliamente estudiados en el ICCUB", explica su actual director y también miembro del experimento LHCb, Lluís Garrido. No obstante, el actual modelo de partículas no explica el sector de materia y energía oscura del modelo cosmológico actual, y por esta razón se están proponiendo diversas extensiones de este modelo. Las medidas obtenidas en el experimento LHCb, imponen un filtro muy importante para estos posibles nuevos modelos, ya que han de ser compatibles con este importante resultado".

Estas desintegraciones podrían abrir una ventana a teorías más allá del modelo estándar, como la supersimetría

Las dos colaboraciones presentaron sus primeros resultados individuales sobre la desintegración de los mesones B0 s en julio de 2013. Aunque los resultados estaban en perfecto acuerdo, ambos no llegaban a la precisión estadística requerida históricamente para proclamar una observación que es de 5 sigmas de precisión requeridos para proclamar una observación. El análisis combinado supera fácilmente este requisito, alcanzando 6,2 sigmas. Esta es la primera vez que los experimentos CMS y LHCb analizan sus datos juntos.

Participación española de Galicia y Catalunya

Unos 200 científicos y técnicos españoles participan en los experimentos del LHC

El análisis de datos ha requerido el uso de software para distinguir una señal tan pequeña entre los millones de colisiones que se producen en el LHC, así como un uso extensivo de muestras de control. El grupo de la USC participante en LHCb fue uno de los principales contribuyentes a estos estudios. Además, el diseño del análisis y su validación con datos del experimento fueron el tema de la tesis de Diego Martínez Santos, premio de la European Physical Society (EPS) por esta contribución y actualmente en la USC con una Starting Grant europea. Los investigadores José Ángel Hernando y Xabier Cid también trabajaron en esta desintegración, especialmente en la identificación de los muones.