Encontrar evidencia experimental de un fenómeno predicho por una teoría es un logro importante, y más aún si esto puede llevar a replantearnos la física que conocemos.

En ese sentido, un equipo de científicos del CERN informó sobre la primera evidencia significativa del decaimiento ultra raro del kaon cargado en un pión cargado y dos neutrinos.

Este descubrimiento abre el camino para la búsqueda de más evidencia de una física de partículas que podría ayudarnos a explicar la materia oscura y otros misterios que envuelven nuestro universo.

Los resultados y comentarios fueron presentados en el ICHEP 2020, una conferencia que tuvo lugar en Praga. La información fue publicada en la web oficial del Science and Tecnology Facilities Council (STFC) del Reino Unido, quienes financian parcialmente el experimento que hizo posible el descubrimiento: NA62.

Más allá del Modelo Estándar

Los procesos de decaimiento tienen bastante relevancia en la investigación de vanguardia de la física porque son muy sensibles a desviarse de las predicciones teóricas.

Estos procesos resultan muy interesantes para los físicos que buscan evidencia experimental que respalde sus modelos teóricos alternativos. A estos modelos alternativos se les conoce popularmente como ‘nueva física’ o ‘física más allá del Modelo Estándar’.

El Modelo Estándar describe las fuerzas fundamentales y los componentes básicos del universo. Es la teoría más aceptada hasta el momento para explicar casi todo lo que nos rodea; sin embargo, tiene limitaciones.

Hasta el momento, el Modelo Estándar no puede explicar la naturaleza de la materia oscura y los motivos del desequilibrio entre materia y antimateria que se dio en el universo temprano.

“Los físicos han estado buscando extensiones teóricas del modelo estándar”, cuenta Mark Thomson, físico de partículas y presidente ejecutivo de STFC. “Las mediciones de procesos ultra raros proporcionan una vía emocionante para explorar estas posibilidades, con la esperanza de descubrir nueva física más allá del Modelo Estándar”.

Decaimientos ultra raros

El experimento NA62 fue exclusivamente diseñado y construida para medir el decaimiento del kaon. Estas partículas son producidas por un haz de protones de alta intensidad proporcionado por el complejo acelerador del CERN.

Los kaons se producen al colisionar protones de alta energía del Super Proton Syncrotron (SPS) contra un objetivo de berilio estacionario. Esto crea un haz de partículas secundarias que contiene y propaga casi mil millones de partículas por segundo. En este haz, solo un 6 por ciento son kaons.

Sin embargo, es suficiente como para que el NA62 pueda medir con precisión el decaimiento que se expresa como como K⁺ →ℼ⁺νv. Es decir, la partícula de kaon cargada se descompone en un pión y un par neutrino-antineutrino.

“Es muy difícil de capturar y es muy prometedor para los científicos que buscan una nueva física”, explica Cristina Lazzeroni, portavoz del NA62 y física de partículas de la Universidad de Birmingham.

“Esta es la primera vez que hemos podido obtener evidencia experimental significativa para este proceso de decaimiento”, describe. “Esto nos permitirá encontrar nuevas formas de entender nuestro universo”.