Los científicos del CERN han pasado la última década esperando un evento con una probabilidad de uno en diez mil millones, y ahora pasarán los próximos años averiguando si desafía las leyes que (creemos) gobiernan los bloques de construcción más pequeños de la materia.
La mayoría de las personas que no son físicos de partículas probablemente nunca hayan oído hablar de un kaón, pero esta pequeña partícula subatómica podría presentar un gran desafío al Modelo Estándar: la teoría que describe las fuerzas fundamentales de la naturaleza y nombra todos los bloques de construcción más pequeños de la materia, o Partículas elementalesEl físico de la Universidad de Birmingham Evgueni Goudzovski y sus colegas pasaron alrededor de una década observando lo que sucedía cuando los kaones se desintegraban, y descubrieron que aproximadamente 1,3 veces de cada 10 mil millones, un kaón en descomposición se divide en otra partícula subatómica llamada pión, junto con un par de partículas extremadamente pequeñas y elusivas llamadas neutrino y un antineutrino. (El resto del tiempo, los kaones se desintegran en diferentes productos).
Se trata de un fenómeno sorprendentemente raro, por lo que los físicos tardaron muchísimo tiempo en verlo en acción. Pero el Modelo Estándar predice que debería ser aún más raro: menos de 1 en 10 mil millones. Averiguar la diferencia podría revelar algo fundamental sobre el funcionamiento del universo, algo que hemos pasado por alto durante décadas.
Goudzovski y sus colegas presentaron su trabajo durante Un seminario reciente en el CERN.
Los investigadores del CERN se refieren cariñosamente al experimento NA 62 como “la fábrica de kaones”.
M. Brice/CERN
Partículas diminutas y grandes preguntas
Para averiguar cómo se desintegran los kaones, Goudzovski y sus colegas dispararon un haz de protones de alta intensidad contra un objetivo. Pensamos en los protones como los bloques que forman los átomos, pero los protones están hechos de partículas aún más pequeñas llamadas quarks. Los quarks también forman neutrones, kaones, piones y muchas otras partículas subatómicas. Cuando un protón choca contra algo a alta velocidad, se desintegra en diferentes combinaciones de quarks. Y luego todos esos fragmentos del antiguo protón salen volando hacia un detector diseñado para identificarlos a todos.
Goudzovski y sus colegas descubrieron que cuando se hace chocar un montón de protones, aproximadamente el 6 por ciento de los restos serán kaones y las partículas en las que se desintegran (¡cuanto más sepa!). Por lo tanto, incluso con 1.000 millones de partículas que golpean el detector cada segundo, llevó mucho tiempo analizar suficientes kaones para encontrar el superraro que produjo un pión y un par neutrino-antineutrino. Los kaones se desintegran en esas partículas particulares tan raramente que el experimento de Goudzovski y sus colegas es la primera vez que alguien ha visto evidencia de que esto sucede.
La mayoría de las partículas subatómicas acaban por desintegrarse o se descomponen en otras partículas más pequeñas. Los kaones, en particular, son interesantes de observar, porque su desintegración puede revelar mucho sobre la física justo en el límite de lo que describe el Modelo Estándar.
Pero esto sigue ocurriendo un poco más a menudo de lo que predice el Modelo Estándar: de hecho, alrededor de un 50 por ciento más a menudo. Eso podría significar que los físicos han dejado fuera del Modelo Estándar una regla previamente desconocida, lo que sería un gran descubrimiento. Por otro lado, también podría significar que alguna partícula subatómica previamente desconocida se abrió camino en la mezcla y aumentó las probabilidades de que los kaones se desintegraran de esta extraña manera particular, lo que también sería un descubrimiento bastante interesante, pero no tanto como para sacudir los cimientos de la física moderna.
Goudzovski y sus colegas están estrellando más protones contra objetos en el CERN para averiguarlo, y esperan tener una respuesta dentro de los próximos años.
