Valencia, capital mundial de la 'física de sabor' con la reunión del experimento LHCb del CERN
La búsqueda de ‘nueva física’ es la razón de ser del LHC, el mayor y más potente acelerador de partículas del mundo. Tras descubrir el bosón de Higgs, los científicos que participan en sus experimentos continúan buscando nuevas partículas. Y el detector LHCb es el que más sorpresas ofrece por el momento. La colaboración que opera este experimento se reúne esta semana en Valencia para discutir dos grandes cuestiones. . En la inauguración participó la rectora de la Universitat de València, Mavi Mestre.
Por un lado, las mejoras del detector que se instalarán en la próxima parada del LHC y aumentarán sus capacidades a partir de 2021. Por otro, las anomalías registradas por LHCb que cuestionan principios básicos de la Física y señalan la existencia de nuevas partículas. La reunión, a la que asisten 200 investigadores de 16 países, está organizada por el Instituto de Física Corpuscular (IFIC), Centro de Excelencia Severo Ochoa del CSIC y la Universitat de València (UV).
LHCb es uno de los cuatro grandes experimentos del LHC, enormes detectores ubicados en el anillo de 27 kilómetros del acelerador del CERN donde se hacen chocar haces de partículas que viajan casi a la velocidad de la luz. En concreto, LHCb está especializado en estudiar partículas que contienen quarks b (de beauty, ‘belleza’ en inglés) o quarks c (de charm, ‘encanto’), dos constituyentes fundamentales del Universo. Con este experimento los expertos profundizan en la física de sabor, que indaga en las propiedades de las tres familias de partículas elementales conocidas para resolver algunas de las grandes cuestiones de la Física, como por ejemplo por qué en la Naturaleza la materia predomina sobre su réplica de antimateria.
Más de 800 físicos de 72 instituciones y 16 países colaboran en LHCb, entre ellos un grupo de 9 investigadores del Instituto de Física Corpuscular que organiza por primera vez en Valencia la LHCb Week, del 3 al 7 de septiembre en la sede de la Fundación Universidad-Empresa de la Universitat de València (ADEIT). La reunión se inauguró ayer con la presencia de la Rectora de la UV, Mª Vicenta Mestre, el portavoz de la colaboración LHCb, Giovanni Passaleva, el director del IFIC y representante del CSIC, Juan José Hernández, y Javier Cuevas, en representación del Programa Nacional de Física de Partículas.
“Acoger esta reunión supone un importante reto y un reconocimiento a la participación del IFIC en el experimento LHCb. Una participación relativamente reciente y formada por un grupo muy activo de jóvenes investigadores”, destaca Fernando Martínez Vidal, organizador del congreso. “Formar parte de LHCb y organizar su reunión plenaria anual fuera del CERN es un privilegio, más si cabe teniendo en cuenta los retos a los que nos enfrentamos, con los excitantes resultados recientes y las mejoras del detector. Esperamos que las discusiones sobre estos dos aspectos sean muy fructíferas en el ambiente tan especial que ofrece la ciudad de Valencia”, sostiene Arantza Oyanguren Campos, investigadora del IFIC en LHCb.
Nuevos y esperados resultados
En Valencia se presentan nuevos resultados sobre algunas anomalías observadas por los científicos de LHCb. Entre los más esperados están ciertos modos de desintegración de los mesones B (partículas compuestas por un quark y un antiquark) en los que se han observado sutiles diferencias en los leptones asociados. Esto desafía uno de los pilares del Modelo Estándar, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones: la universalidad leptónica. Según esto, los leptones, un tipo de partículas que incluye el electrón y sus parientes ‘pesados’ (muón y tau), se deberían producir en las mismas cantidades. Sin embargo, desde 2015 LHCb obtiene indicios de que las desintegraciones que involucran a los muones ocurren con menor frecuencia. De confirmarse, sería una evidencia de la existencia de nuevas partículas que intervienen en el proceso, de ‘nueva física’.
Otro de los nuevos resultados más esperados hace referencia a algunas distribuciones angulares de las desintegraciones de estos mesones B, cómo se reparten en el espacio las partículas resultantes de su desintegración. Aquí también se han observado anomalías respecto de los patrones que establece el Modelo Estándar. Además, en Valencia se presentan nuevos resultados sobre pentaquarks, una nueva forma de agrupar los quaks que componen la materia. Estos pentaquarks fueron observados por primera vez en LHCb en 2015, y ahora se pretende conocer en detalle sus propiedades.
Mejora del experimento LHCb
Otra parte importante del congreso se dedica a las mejoras en el experimento que se instalarán durante la próxima parada técnica del LHC, que se inicia a finales de este año. Estas mejoras comprenden, por una parte, la sustitución de buena parte de los subdetectores que lo constituyen, y, por otra, la integración de una nueva y más avanzada electrónica de lectura datos que permitirá desarrollar un nuevo sistema de selección de sucesos (trigger) más flexible y rápido basado exclusivamente en software.
Con este cambio, además de incrementar el número de colisiones que puede registrarse, se podrán estudiar nuevos fenómenos con partículas de larga vida media, tanto las conocidas como otras ‘exóticas’, abriendo la posibilidad de observar nuevas partículas de ‘materia oscura’, un nuevo tipo de materia que compone un cuarto del Universo pero cuya naturaleza es completamente desconocida. Estas mejoras también permitirán realizar simultáneamente experimentos dedicados con blancos fijos, importantes para mejorar la comprensión de la interacción fuerte responsable de la formación de las partículas compuestas por quarks y ampliar las vías de búsqueda de la ‘nueva física’.
