Divulgación Violación CP en mesones charm

[Alriga]

Primicia en español (no aparece todavía en ningún medio en castellano): Físicos del CERN (LHCb collaboration), han medido una violación CP en el mesón $\boldsymbol{D^0}$ por primera vez en la historia.

El mesón $D^0$ está formado por un quark charm y un antiquark up, $D^0 = c \ \bar u$. La violación CP se ha observado en desintegraciones $D^0 \to K^- K^+$ y en $D^0 \to \pi^- \pi^+$

Han anunciado el hallazgo hoy, durante la conferencia anual "Rencontres de Moriond" celebrada en La Thuile, Italia. El resultado tiene una significación estadística de 5.3σ, que excede el estándar 5σ para descubrimientos de física de partículas. Es la primera vez que se observa una violación de CP en los mesones charm y se abre la posibilidad de buscar Física más allá del Modelo Estándar, (aunque había habido indicios, pero solo a 3.5σ en 2011)

El descubrimiento podría abrir vías a importantes consecuencias cosmológicas: según los modelos cosmológicos actuales, se deberían haber creado cantidades iguales de materia y antimateria después del Big Bang. La materia y la antimateria se aniquilan, dejando solo fotones. Sin embargo, el claro dominio de la materia en nuestro universo visible indica que nuestra comprensión de la Física del universo primitivo es incompleta. Kobayashi y Maskawa propusieron una posible explicación de la escasez de antimateria en 1973. Sugirieron que la fuerza nuclear débil podría actuar de manera diferente sobre la materia y la antimateria. Se piensa que esta asimetría contribuye a lo que los físicos denominan violación CP, lo que significa que las leyes de la Física cambian ligeramente cuando una partícula es reemplazada por su antipartícula y cuando las tres direcciones en el espacio se invierten.

La violación de CP se observó por primera vez en 1964 en el Laboratorio Nacional Brookhaven en los Estados Unidos en mesones K neutros, que contienen un quark extraño. Los experimentos en el detector BaBar en el Acelerador Lineal de Stanford en los EE. UU. y el acelerador KEK-B en Japón en 2001 también observaron el fenómeno en los mesones B neutros, que contienen un quark bottom. A ambas observaciones se les concedió el premio Nobel de Física. Pero hasta ahora no se había observado violación CP en mesones con quarks charm, (¿estamos ante un próximo Premio Nobel?)

Si bien esta última medición es consistente con las predicciones del Modelo Estándar, (ya que esta violación CP está prevista en la "matriz de mezcla de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa CKM"), el hallazgo abre nuevas posibilidades para expandir el programa de búsqueda de violaciones CP en los mesones charm, en la búsqueda de Física más allá del modelo estándar.

El Power-Point de la presentación del descubrimiento: Observation of CP violation in charm decays with the LHCb experiment

El vídeo de la presentación: webcast.web.cern.ch/event/541 Recent LHCb results on CP violation

El documento científico del estudio: Observation of CP violation in charm decays que ha sido enviado para ser publicado en Physical Review Letters.

El anuncio en la web del CERN: CP violation in charm decays with the LHCb experiment

Finalmente recordar que en el experimento LHCb hay participación española vía el Instituto Gallego de Física de Altas Energías (IGFAE, Universidad de Santiago de Compostela), el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-Universidad de Valencia) y el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB).

Saludos.

ACTUALIZADO 23/03/2019: Por fin el artículo de La Ciencia de la Mula Francis sobre el tema: LHCb observa la asimetría CP en los mesones encantados a 5.3 sigmas

[carroza]

Re: Violación CP en mesones charm

Hola.

Gracias, Alriga, por la noticia de un avance muy interesante.

La violación de CP se observó por primera vez en 1964 en el Laboratorio Nacional Brookhaven en los Estados Unidos en mesones K neutros, que contienen un quark extraño. Los experimentos en el detector BaBar en el Acelerador Lineal de Stanford en los EE. UU. y el acelerador KEK-B en Japón en 2001 también observaron el fenómeno en los mesones B neutros, que contienen un quark bottom. A ambas observaciones se les concedió el premio Nobel de Física. Pero hasta ahora no se había observado violación CP en mesones con quarks charm, (¿estamos ante un próximo Premio Nobel?)

Si bien esta última medición es consistente con las predicciones del Modelo Estándar, (ya que esta violación CP está prevista en la "matriz de mezcla de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa CKM"),el hallazgo abre nuevas posibilidades para expandir el programa de búsqueda de violaciones CP en los mesones charm, en la búsqueda de Física más allá del modelo estándar.

Creo que no estamos ante un proximo premio Nobel. La violación de CP ha sido observada, es bien conocida su causa en el modelo estándar, y, como mencionas, la magnitud del efecto de la violación de CP (del orden de una parte en 1000), es la magnitud que se espera en el modelo estándar. Si se hubiera observado una violación de CP de, digamos, una parte en 100, sí que estaríamos ante un descubrimiento revolucionario, porque tendríamos evidencias de física más allá del modelo estándar.

La verdad es que todas las medidas que se están realizando en el LHC, tanto las medidas del bosón de Higgs de Atlas y CMS, como las medidas de decaimiento de mesones exóticos de LHCb, como esta medida de violación de CP, son consistentes con el modelo estándar.

Esto es una buena y una mala noticia. Buena, en el sentido de que tenemos una herramienta, el modelo estándar, que funciona muy bien para describir de forma consistente todos los resultados experimentales obtenidos hasta ahora. Mala, porque no aparece experimentalmente la "nueva física", a través de supersimetría u otras teorías, que serían necesarias para explicar la materia oscura del universo, o para hacer consistente el modleo estándar con la gravitación.

Un saludo