Primera observación de un raro proceso que puede revelar nueva física

Científicos del CERN han descubierto un proceso de desintegración de partículas ultra raras, abriendo camino para descubrir la física sobre cómo interactúan los componentes básicos de la materia. La colaboración NA62 presentó la primera observación experimental de la desintegración ultra rara del kaón cargado en un pión cargado y un par neutrino-antineutrino. Se trata de un fenómeno ultra raro: el Modelo Estándar de la física de partículas, que explica cómo interactúan las partículas, predice que menos de uno de cada 10 mil millones de kaones se desintegrará de esta manera. El experimento NA62 ha sido diseñado y construido específicamente para medir esta desintegración de kaones. Cristina Lazzeroni, profesora de Física de Partículas en la Universidad de Birmingham, comentó: Con esta medición, esta desintegración se convierte en la más rara establecida a nivel de descubrimiento: el famoso 5 sigma, que indica la máxima probabilidad en una experimento de física de partículas. "Este difícil análisis es el resultado de un excelente trabajo en equipo y estoy muy orgulloso de este nuevo resultado". Los kaones se producen mediante un haz de protones de alta intensidad proporcionado por el Super Sincrotrón de Protones (SPS) del CERN, que choca con un objetivo estacionario. Esto crea un haz de partículas secundarias con casi mil millones de partículas por segundo que vuelan hacia el detector NA62, de las cuales aproximadamente el 6% son kaones cargados. El detector identifica y mide con precisión cada kaón y sus productos de desintegración, excepto los neutrinos, que aparecen como energía faltante. El nuevo resultado se basa en la combinación de datos obtenidos por el experimento NA62 en 2021-22 y un resultado publicado previamente basado en el conjunto de datos de 2016-18. El conjunto de datos de 2021-22 se recopiló tras una serie de actualizaciones de la configuración del NA62, lo que permitió el funcionamiento con una intensidad de haz un 30 % mayor con varios detectores nuevos y mejorados. Las actualizaciones de hardware combinadas con técnicas de análisis refinadas permitieron la recopilación de candidatos a señales a una tasa un 50 % mayor que antes, al tiempo que se añadían nuevas herramientas para suprimir los fondos. El equipo de investigación está estudiando esta desintegración porque es muy sensible a la nueva física más allá de la descripción del Modelo Estándar. Esto hace que la desintegración sea uno de los procesos más interesantes para buscar evidencia de nueva física. Se ha medido que la fracción de kaones que se desintegran en un pión y dos neutrinos es de aproximadamente 13 en 100.000 millones. Esto coincide con las predicciones del Modelo Estándar pero es aproximadamente un 50% más alto. Esto podría deberse a nuevas partículas que aumentan la probabilidad de esta desintegración, pero se necesitan más datos para confirmar esta idea. El experimento NA62 está recopilando datos actualmente y los científicos esperan confirmar o descartar la presencia de nueva física en esta desintegración en los próximos años.