València, capital mundial de la ‘física de sabor’ amb la reunió de l’experiment LHCb del CERN

200 físics participen en la reunió, on discuteixen nous i esperats resultats sobre les anomalies detectades per LHCb que apunten a la presència de ‘nova física’.

física

La cerca de ‘nova física’ és la raó de ser del LHC, el major i més potent accelerador de partícules del món. Després de descobrir el bosó de Higgs, els científics que participen en els seus experiments continuen cercant noves partícules. I el detector LHCb és el que més sorpreses ofereix de moment. La col·laboració que opera aquest experiment es reuneix aquesta setmana a València per a discutir dues grans qüestions. En la inauguració va participar la rectora de la Universitat de València, Mavi Mestre.

D’una banda, les millores del detector que s’instal·laran en la pròxima parada del LHC i augmentaran les seues capacitats a partir de 2021. Per un altre, les anomalies registrades per LHCb que qüestionen principis bàsics de la Física i assenyalen l’existència de noves partícules. La reunió, a la qual assisteixen 200 investigadors de 16 països, està organitzada per l’Institut de Física Corpuscular (IFIC), Centre d’Excel·lència Sever Ochoa del CSIC i la Universitat de València (UV).

LHCb és un dels quatre grans experiments del LHC, enormes detectors situats en l’anell de 27 quilòmetres de l’accelerador del CERN on es fan xocar feixos de partícules que viatgen quasi a la velocitat de la llum. En concret, LHCb està especialitzat a estudiar partícules que contenen quarks b (de beauty, ‘bellesa’ en anglès) o quarks c (de charm, ‘encant’), dos constituents fonamentals de l’Univers. Amb aquest experiment els experts aprofundeixen en la física de sabor, que indaga en les propietats de les tres famílies de partícules elementals conegudes per a resoldre algunes de les grans qüestions de la Física, com per exemple per què en la Naturalesa la matèria predomina sobre la seua rèplica d’antimatèria.

Més de 800 físics de 72 institucions i 16 països col·laboren en LHCb, entre ells un grup de 9 investigadors de l’Institut de Física Corpuscular que organitza per primera vegada a València la LHCb Week, del 3 al 7 de setembre en la seu de la Fundació Universitat-Empresa de la Universitat de València (ADEIT). La reunió es va inaugurar ahir amb la presència de la Rectora de la UV, Mª Vicenta Mestre; el portaveu de la col·laboració LHCb, Giovanni Passaleva; el director de l’IFIC i representant del CSIC, Juan José Hernández; i Javier Cuevas, en representació del Programa Nacional de Física de Partícules.

“Acollir aquesta reunió suposa un important repte i un reconeixement a la participació de l’IFIC en l’experiment LHCb. Una participació relativament recent i formada per un grup molt actiu de joves investigadors”, destaca Fernando Martínez Vidal, organitzador del congrés. “Formar part de LHCb i organitzar la seua reunió plenària anual fóra del CERN és un privilegi, més encara tenint en compte els reptes als quals ens enfrontem, amb els excitants resultats recents i les millores del detector. Esperem que les discussions sobre aquests dos aspectes siguen molt fructíferes en l’ambient tan especial que ofereix la ciutat de València”, sosté Arantza Oyanguren Campos, investigadora de l’IFIC en LHCb.

Nous i esperats resultats

A València es presenten nous resultats sobre algunes anomalies observades pels científics de LHCb. Entre els més esperats estan certes maneres de desintegració dels mesons B (partícules compostes per un quark i un antiquark) en els quals s’han observat subtils diferències en els leptons associats. Açò desafia un dels pilars del Model Estàndard, la teoria que descriu les partícules elementals i les seues interaccions: la universalitat leptònica. Segons açò, els leptons, un tipus de partícules que inclou l’electró i els seus parents ‘pesats’ (muó i tau), s’haurien de produir en les mateixes quantitats. No obstant açò, des de 2015 LHCb obté indicis que les desintegracions que involucren als muons ocorren amb menor freqüència. De confirmar-se, seria una evidència de l’existència de noves partícules que intervenen en el procés, de ‘nova física’.

Un altre dels nous resultats més esperats fa referència a algunes distribucions angulars de les desintegracions d’aquests mesons B, com es reparteixen en l’espai les partícules resultants de la seua desintegració. Ací també s’han observat anomalies respecte dels patrons que estableix el Model Estàndard. A més, a València es presenten nous resultats sobre pentaquarks, una nova forma d’agrupar els quaks que componen la matèria. Aquests pentaquarks van ser observats per primera vegada en LHCb en 2015, i ara es pretén conèixer detalladament les seues propietats.

Millora de l’experiment LHCb

Una altra part important del congrés es dedica a les millores en l’experiment que s’instal·laran durant la pròxima parada tècnica del LHC, que s’inicia a la fi d’enguany. Aquestes millores comprenen, d’una banda, la substitució de bona part dels subdetectors que el constitueixen, i, per una altra, la integració d’una nova i més avançada electrònica de lectura dades que permetrà desenvolupar un nou sistema de selecció de successos (trigger) més flexible i ràpid basat exclusivament en programari.

Amb aquest canvi, a més d’incrementar el nombre de col·lisions que pot registrar-se, es podran estudiar nous fenòmens amb partícules de llarga vida mitjana, tant les conegudes com altres ‘exòtiques’, obrint la possibilitat d’observar noves partícules de ‘matèria fosca’, un nou tipus de matèria que compon un quart de l’Univers però la naturalesa del qual és completament desconeguda. Aquestes millores també permetran realitzar simultàniament experiments dedicats amb blancs fixos, importants per a millorar la comprensió de la interacció forta responsable de la formació de les partícules compostes per quarks i ampliar les vies de cerca de la ‘nova física’.