Unos físicos del CERN lograron observar uno de los fenómenos más raros de la física de partículas en un nuevo estudio

Dentro de la física de partículas existe el modelo de partículas estándar que abarca todas las partículas e interacciones conocidas. Se considera la teoría de mayor éxito en Física ya que todas sus predicciones fueron confirmadas en algún momento. La predicción más famosa se confirmó en 2013 cuando físicos del CERN observaron la partícula conocida como bosón de Higgs que fue noticia en todo el mundo.

A pesar del éxito, confirmar o descartar modelos en física de partículas es un desafío, ya que las observaciones requieren aceleradores de partículas cada vez mejores. Esto se debe a que no hay forma de hacer observaciones directas sino a través de colisiones entre partículas que generan otras partículas. El resultado de una colisión puede informar las masas y energía involucradas en partículas anteriores además de la generación de otras nuevas.

Recientemente, la física de partículas se puso nuevamente a prueba mediante un experimento en el CERN. Esta vez se trató de la observación de una desintegración extremadamente rara de una partícula llamada kaón. Lo que llama la atención sobre este decaimiento es que se puede calcular con precisión la frecuencia con la que ocurre. Debido a esto, la rara desintegración puede confirmar o corregir una predicción del Modelo de Partículas Estándar.

Modelo de partículas estándar

El modelo que describe las partículas fundamentales y las interacciones de la naturaleza se llama Modelo de Partículas Estándar. Se estableció durante el siglo XX cuando físicos de todo el mundo buscaban partículas fundamentales mediante experimentos. Se han descubierto varias partículas, así como partículas asociadas con interacciones electromagnéticas, nucleares débiles y nucleares fuertes.

Actualmente, el modelo se considera la teoría más exitosa en Física, ya que todas las predicciones han resultado correctas. Una de estas predicciones fue el bosón de Higgs, descubierto en 2012 por investigadores del CERN y anunciado en 2013. Como el mecanismo de Higgs está directamente relacionado con las masas de las partículas, el descubrimiento fue considerado uno de los más importantes en Física y confirmó el éxito del modelo.

El acelerador de partículas del CERN

Los experimentos que llevaron al descubrimiento del bosón de Higgs se llevaron a cabo en el acelerador de partículas del CERN. El CERN es un centro de investigación centrado en la física de partículas que fue fundado en 1954 entre Francia y Suiza. El CERN es conocido por el LHC o Gran Colisionador de Hadrones que se inauguró en 2008 y que hasta el día de hoy sigue siendo el acelerador de partículas más grande del mundo.

Además de ser un acelerador de partículas de mayor tamaño, el LHC también puede llevar partículas a velocidades cercanas a la luz con energías muy altas. El principal objetivo era crear un entorno que se asemeje a las condiciones de los primeros momentos del universo para comprender cómo se comportaban las partículas y las interacciones.

¿Qué son los kaones?

Los Kaón son partículas compuestas por un quark y un antiquark, generalmente se les llama partículas extrañas. Fueron encontrados a mediados del siglo XX en estudios de rayos cósmicos. Hay cuatro tipos de kaones y todos tienen funciones importantes en Física, como el estudio de la simetría de paridad de carga. Esto se debe a que en la década de 1960, algunos experimentos con kaóns dieron resultados diferentes para la conservación de la simetría.

Otra razón por la que los físicos de partículas estudian ampliamente los kaóns es su desintegración. Esto se debe a que los kaón tienen algunos tipos de desintegración que ayudan a estudiar las predicciones del Modelo de Partícula Estándar. Generalmente, los kaones se desintegran en neutrinos y una partícula conocida como muón.

Decaimiento ultrararo

Según el modelo de partículas estándar, existe una frecuencia de aproximadamente 13 entre 100 000 millones de veces que el kaón puede desintegrarse de otra manera. Este tipo de descomposición es extremadamente raro y a menudo se le llama descomposición del oro o canal dorado. Como la frecuencia es extremadamente baja y el modelo tiene una alta precisión, es posible probar si el modelo volvió a acertar.

El CERN anunció que en un experimento llamado NA62, se pudo observar un kaón descomponiéndose a través del canal dorado. Con esta observación será posible estimar si la tasa encontrada en las predicciones teóricas concuerda con la tasa observada. Este será otro paso en la física de partículas y en la prueba del modelo estándar y puede ser otra prueba de que el modelo tendrá éxito.

Referencia de la noticia:

Swallow 2024 New measurement of the K+ -> pi+nunu decay by the NA62 Experiment CERN