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Juan M.Gienini

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Posible nueva partícula: el “LeptoQuark”

Fecha: 29 de marzo de 2021
Origen: Has a new particle called a ‘leptoquark’ been spotted at CERN?
por: Hamish Johnston editor de Physics World
traducido por: gienini

La existencia de esta posible partícula aparece como indicio en los decaimientos (desintegraciones esperadas, hipotéticas o virtuales) del Quark-B (Beauty) en Electrones o Muones. De las medidas de los físicos que trabajan en el experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC - CERN) aparece una diferencia que parece violar el principio de “Universalidad del Leptón”, que forma parte del Modelo Estándar de Física de Partículas.
Las medidas obtenidas dan una desviación estadística de 3,1σ (99,8%: aprox 2 desviaciones en 1.000, muy por debajo del 5σ que normalmente se considera como un descubrimiento). Si se confirma esta desviación (una violación de paridad en el decaimiento según el Modelo Estándar), podría proporcionar a los físicos pistas sobre una física más allá del Modelo Estándar, como la existencia de LeptoQuarks.
Al chocar frontalmente protones de alta energía en el LHC se crean un gran número de partículas exóticas, incluyendo algunas que contienen el Quark-B. Estas partículas exóticas se desintegran rápidamente produciendo Electrones o Muones (ambos son leptones). Según el Modelo Estándar, las interacciones involucradas en la producción de Leptones espera que la tasa de creación de Electrones y Muones sea la misma (un principio de Universalidad de los Leptones).
A partir de 2014, los físicos que trabajaban en LHCb notaron indicios de la violación de esta Universalidad. Luego de analizar los datos de colisiones entre 2011 y 2018, encontraron que el Quark-B parece favorecer la cadena de descomposición en Electrones sobre la de Muones.

Este proceso de descomposición implica la conversión del Quark-B en un Quark-S (Strange) con la producción de un Electrón y un Positrón (o en un Muón y anti-Muón) a través de la fuerza Electro-Débil con bosones W+ y Z0. Sin embargo la violación de esta Universalidad sugiere que puede haber otras maneras de que esto suceda. Una explicación es la existencia de una hipotética partícula llamada LeptoQuark (un Bosón masivo: 275–325 GeV) que se combina tanto a Leptones como a Quarks aunque con diferentes fuerzas de acoplamiento a Electrones que a Muones.
Si bien esta nueva partícula es una propuesta emocionante (y revolucionaria), los físicos tendrán que esperar hasta que LHCb recoja más datos en las próximas sesiones del LHC para confirmar la violación del Modelo Estándar. Nicola Serra, miembro del equipo de la Universidad de Zúrich, dice que “es demasiado pronto para sacar conclusiones. Sin embargo, esta desviación coincide con un patrón de anomalías que se han manifestado en la última década. Afortunadamente, la colaboración LHCb está bien situada para aclarar la posible existencia de nuevos efectos físicos en estos decaimientos. Solo necesitamos más mediciones”.

El Modelo Estándar de Física de Partículas proporciona actualmente nuestra mejor descripción de las partículas fundamentales y sus interacciones. Esta teoría predice que los diferentes leptones cargados (Electrón, Muón y Tau) tienen idénticas fuerzas de interacción Electro-Débil. Así quedaba demostrado (en experimentos de menor energía) que los decaimientos de partículas eran consistentes con el principio de Universalidad. Este artículo presenta evidencias de la ruptura de esa Universalidad a mayores energías que de confirmarse con futuras mediciones, implicaría una nueva interacción fundamental entre Quarks y Leptones.

* Notas del Traductor entre paréntesis

Nota del Traductor: Esta partícula LeptoQuark explicaría la equivalencia de cantidades cuánticas entre Leptones y Quarks como la Carga Eléctrica, el espin y el iso-espin-débil.

Referencias: Test of lepton universality in beauty-quark decays (LHCb – CERN)
y:Test of lepton universality in beauty-quark decays (arxiv.org)

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