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  • 08/02/2017

fisica de partículas

El espejo roto de la materia y la antimateria

Las diferencias entre la materia y la antimateria se han medido ahora también para las partículas compuestas por tres quarks. Falta una plena confirmación estadística.

Nature Physics

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Una típica colisón entre protones medida por el LHCb [LHCb].

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LHC LHC

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Un experimento del CERN, el centro europeo de investigaciones sobre la física de partículas, ha dado quizá con una diferencia de comportamiento de la antimateria con respecto a la materia que estaba predicha pero que aún no se había observado; hace mucho que se andaba tras ella. El equipo del experimento LHCb ha encontrado en los datos correspondientes a los tres primeros años de funcionamiento del LHC, el actual acelerador de partículas del CERN, indicios de una violación de la simetría CP en bariones: la antimateria bariónica no sería exactamente una imagen especular de la materia bariónica ordinaria.

Que el universo,donde solo aparecen cantidades muy modestas de antimateria, esté compuesto casi exclusivamente de materia requiere explicación. En las violaciones de CP podría estar la respuesta, pero el mecanismo del que dependen en el modelo estándar no basta para explicar la extrema diferencia entre las cantidades de materia y antimateria en el universo. El estudio de la violación de CP ahora en bariones podría quizá indicar si falta algo en el modelo estándar o si la solución se encuentra en otros fenómenos.

Hasta ahora, la violación de la simetría CP solo se había visto en mesones, que son partículas compuestas por dos quarks. Sin embargo, el modelo estándar de la física de partículas predice que esa forma de desintegraciones asimétricas tiene que darse también en bariones, que constan de tres quarks. Cuando se observa la desintegración de los bariones y de sus antipartículas, los productos de la desintegración de aquellos y de estas deberían volar hacia lugares ligeramente distintos. Este efecto ha sido medido por primera vez en el experimento LHCb en la desintegración de los bariones Λb0 y de sus antipartículas, generados en las colisiones entre protones. Ese tipo de partículas de tres quarks es sumamente raro: de los datos del inmenso número de colisiones que se producen en el LHC, el equipo solo ha podido filtrar 6000 desintegraciones de ese tipo.

Los bariones Λb0 están formados por un quark del tipo llamado arriba, un quark del tipo abajo y un quark del tipo denominado fondo o belleza, y se desintegran en un protón y tres piones; los bariones anti-Λbse desintegran en las antipartículas respectivas. El equipo estudió la distribución de los productos de desintegración en el detector y llegó a la conclusión de que la orientación espacial de las partículas y antipartículas se diferenciaba de forma significativa. Sería la primera prueba de una violación de la simetría CP por bariones y la confirmación de una predicción fundamental del modelo estándar. No estaría todavía claro, sin embargo, cómo se produjo en los primeros tiempos del universo el predominio de la materia sobre la antimateria, una de las características a la vez más básicas y más desconcertantes del universo.

El equipo del experimento LHCb: el detector se encuentra bajo suelo francés en un punto de la circunferencia del Gran Acelerador de Hadrones del CERN (que discurre a un  lado y otro de la frontera entre Suiza y Francia).

Por otra parte, el resultado no está todavía afianzado estadísticamente. La diferencia se ha acreditado solo por 3,3 desviaciones estándar con respecto al ruido de fondo: la probabilidad de que el resultado se deba a la casualidad es de alguna parte por millar. Para que se establezca oficialmente el descubrimiento la señal debe distinguirse del ruido de fondo por cinco desviaciones estándar: la probabilidad de que el resultado sea casual sería entonces de uno en tres millones y medio.

Más información en Nature Physics.

Fuente:spektrum.de/Lars Fischer

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