¿Qué pasaría si las probabilidades de que ocurriera un evento fueran aproximadamente uno en diez mil millones? Este es el caso de la descomposición de una partícula cargada positivamente conocida como kaon en otra partícula cargada positivamente llamada pión y un par de neutrinos y antineutrinos. Sin embargo,un evento tan raro, que nunca se ha observado con certeza, es algo que los físicos de partículas realmente quieren tener en sus manos.
¿La razón? El Modelo Estándar de Física predice tales probabilidades de uno en diez mil millones con una incertidumbre de menos del diez por ciento. Una desviación de esta predicción, revelada por una medición precisa de la descomposición, podría ser un indicador clarode física más allá del modelo estándar.
En un seminario que tendrá lugar hoy martes 27 de marzo de 2018 en el CERN, la colaboración NA62 informa sobre un evento candidato de esta desintegración de Kaon ultra rara encontrada utilizando un nuevo enfoque de "desintegración en vuelo". El resultado también se presentó anteriormenteeste mes en la conferencia Rencontres de Moriond en Italia.
Si bien este evento único no se puede utilizar para investigar más allá de la física del Modelo Estándar, demuestra que el enfoque funciona bien y se puede aplicar para capturar más eventos en la próxima ejecución de toma de datos, que comienza a mediados de abril.
La profesora Cristina Lazzeroni, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Birmingham, dijo: "Estamos encantados de haber desempeñado un papel destacado en el experimento NA62. Hoy hemos demostrado que somos capaces de medir la descomposición ultra raraK + a pi + nu nu. Esto viene después de años de trabajo en el detector y el análisis de datos. Los científicos aquí en Birmingham han diseñado y construido el sistema detector y de lectura que identifica las partículas de kaon en el haz que está formado principalmente por piones con solo 6% de kaons; este detector es, por lo tanto, un elemento esencial del experimento y tiene la mejor resolución de tiempo de todos los componentes; estamos muy orgullosos de que funcione de manera brillante y haya permitido realizar esta medición. Con los datos adicionales que tenemosy seguiremos recolectando, podremos establecer si esta decadencia particular concuerda o no con la predicción muy clara del Modelo Estándar, y así podremos descubrir o restringir nuevos escenarios de física.'
¿Qué es el experimento NA62?
El experimento NA62 es un experimento de física de partículas en el CERN que utiliza un haz de protones de 400 GeV del acelerador SPS Super Proton Synchrotron. El experimento comenzó a tomar datos en 2016. El objetivo principal del experimento NA62 es estudiar las desintegraciones raras de kaony para precisar los posibles efectos de la física más allá del Modelo Estándar que aparecen en interacciones de corta distancia que involucran quarks. Específicamente, NA62 medirá la velocidad a la que el kaon cargado se descompone en un pión cargado y un par neutrino-antineutrino. Este proceso es uno deel más raro entre las desintegraciones del mesón, con una probabilidad de que ocurra aproximadamente 1 sobre 10,000,000,000, y está extremadamente bien predicho por el Modelo Estándar.
Varios modelos de física nueva hacen una predicción diferente para esta decadencia. Si la medición de la tasa se desvía de la predicción del Modelo Estándar, indicaría un nuevo fenómeno para la física, más allá del Modelo Estándar. Si resulta ser consistente conel Modelo estándar, es una prueba más de su precisión y se puede usar para imponer restricciones estrictas a los modelos de nueva física.
¿Cómo haces tal cosa?
Primero, tienes que hacer un haz que contenga kaones. Al colisionar protones de alta energía del Sincrotrón de Súper Protones SPS en un objetivo de berilio estacionario, se crea un haz de partículas secundarias que contiene y propaga casi mil millones de partículas por segundo, aproximadamente6% de los cuales son kaons.
Antes de entrar en un tanque de vacío grande, cada partícula en el haz mide su impulso mediante un detector de píxeles de silicio. Un detector llamado KTAG etiquetador de kaon determina los tipos de partículas en el haz a partir de su radiación Cherenkov e identifica cuáles sonson kaons.
Otros detectores dentro del tanque buscan partículas de descomposición: un espectrómetro magnético mide el impulso de las pistas cargadas de las desintegraciones de kaon, un detector de Cherenkov RICH de imágenes en anillo le dice al equipo la naturaleza de las partículas de descomposición, y los calorímetros electromagnéticos y hadrónicos miden su energíaUn gran sistema de fotones, muones y detectores de partículas cargadas rechazan las desintegraciones no deseadas.
Al tratar de medir procesos muy raros como este, que se prevé que tengan lugar solo una vez cada 10,000-100,000 millones de eventos, el equipo debe tener mucho cuidado de no aplicar criterios de selección que puedan sesgar el resultado. Por esta razón, espersonalizado para realizar un 'análisis ciego', donde los físicos inicialmente solo miran el fondo para verificar que su comprensión de las diversas fuentes es correcta. Solo una vez que están satisfechos con eso, miran la región de los datos donde se espera la señalser la "apertura de la caja ciega".
¿Cuál fue la participación del Reino Unido?
La Universidad de Birmingham desempeñó un papel de liderazgo en la construcción del detector para NA62, construyó el sistema de lectura para el KTAG detector de etiqueta kaon que identifica kaons en la línea del haz, diseñó e implementó el sistema de disparo de alto nivel fuera de línea deel experimento, y parte del disparador L0 en línea, diseñó e implementó el sistema de control del experimento Run Control, y ha realizado contribuciones cruciales a la puesta en marcha y operación del experimento, a los sistemas de calibración y garantía de calidad de los datos.
El Reino Unido también ha contribuido a otros aspectos de la construcción del detector y a la simulación de MonteCarlo.
El Reino Unido también tiene un papel principal en el análisis de datos y la producción de resultados de física, con físicos de Birmingham dirigiendo todas las publicaciones de NA62 hasta ahora. Los físicos del Reino Unido cubren posiciones de liderazgo en el análisis de datos, incluido el Coordinador de Física Giuseppe Ruggiero, Universidad deLancaster y el coordinador del Grupo de Trabajo Lepton Flavor Evgueni Goudzovski, Universidad de Birmingham.
¿Qué sigue para el NA62?
El equipo continuará recolectando más datos y refinando la técnica de análisis utilizando los datos de 2017 y 2018. Esta optimización permitirá al equipo aumentar el número de eventos de señal y alcanzar la sensibilidad requerida para mostrar hasta qué punto este proceso concuerda con elPredicción del modelo estándar.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Birmingham . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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