Prima observație a dezintegrării unei particule ultra-rare ar putea dezvălui o nouă fizică

Oamenii de știință de la CERN au descoperit un proces ultra-rar de dezintegrare a unei particule, deschizând o nouă cale de descoperire a fizicii dincolo de înțelegerea noastră a modului în care interacționează elementele constitutive ale materiei.

Modelul standard (SM) al fizicii particulelor, care explică modul în care interacționează particulele, prezice că mai puțin de unul din 10 miliarde de kaoni se va dezintegra în acest mod. Experimentul NA62 a fost conceput și construit special pentru a măsura această dezintegrare a kaonilor.

„Cu această măsurătoare, K+ → π+νṽ devine cea mai rară dezintegrare stabilită la nivel de descoperire – faimoasa 5 sigma. Această analiză dificilă este rezultatul unei excelente munci în echipă și sunt extrem de mândru de acest nou rezultat”, a explicat Cristina Lazzeroni, profesor în fizica particulelor la Universitatea din Birmingham.

Kaonii sunt produși de un fascicul de protoni de înaltă intensitate furnizat de Super Proton Synchrotron (SPS) de la CERN, care se ciocnește cu o țintă staționară. Se creează astfel un fascicul de particule secundare cu aproape un miliard de particule pe secundă care zboară în detectorul NA62, dintre care aproximativ 6% sunt kaoni încărcați.

Detectorul identifică și măsoară cu precizie fiecare kaon și produsele sale de dezintegrare, cu excepția neutrinilor, care apar ca energie lipsă.

Ce sunt kaonii?

Noul rezultat se bazează pe combinarea datelor colectate de experimentul NA62 în 2021-22 și pe un rezultat publicat anterior bazat pe setul de date din 2016-18. Setul de date 2021-22 a fost colectat în urma unei suite de actualizări a configurației NA62, permițând funcționarea la o intensitate a fasciculului cu 30% mai mare.

Îmbunătățirile hardware combinate cu tehnici de analiză rafinate au permis colectarea de candidați de semnal la o rată cu 50% mai mare decât înainte, adăugând în același timp noi instrumente pentru suprimarea fundalurilor, scrie Phys.org.

Un grup de oameni de știință de la Universitatea din Birmingham, condus în prezent de profesorul Evgueni Goudzovski, s-a alăturat experimentului NA62 încă din faza de proiectare, în 2007, jucând un rol central în colaborare.

O nouă fizică?

Echipa de cercetare studiază dezintegrarea K+ → π+νṽ deoarece este foarte sensibilă la noua fizică dincolo de descrierea SM. Acest lucru face ca dezintegrarea să fie unul dintre cele mai interesante procese pentru căutarea de dovezi ale fizicii noi.

Fracțiunea de kaoni care se dezintegrează într-un pion și doi neutrini este măsurată la aproximativ 13 din 100 de miliarde. Aceasta corespunde previziunilor SM, dar este cu aproximativ 50% mai mare.

Acest lucru s-ar putea datora unor particule noi care cresc probabilitatea acestei dezintegrări, dar sunt necesare mai multe date pentru a confirma această idee.

Experimentul NA62 colectează în prezent date, iar oamenii de știință speră să confirme sau să excludă prezența unei noi fizici în această dezintegrare în următorii câțiva ani.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Tehnologia ieftină care poate detecta particulele de plastic din mâncare

„Particulele-fantomă” ar putea fi secretul din spatele celor mai grele elemente din Univers

Materialul care elimină 96% dintre particulele de virus cu care intră în contact

Materia întunecată s-ar putea ascunde în Acceleratorul de Particule de la Geneva