Cientistas do CERN descobriram um processo de decaimento de partículas ultra-raro, abrindo um novo caminho para encontrar a física além de nossa compreensão de como os blocos de construção da matéria interagem.
A colaboração NA62 apresentou em um seminário do CERN EP a primeira observação experimental do decaimento ultra-raro do kaon carregado em um píon carregado e um par neutrino-antineutrino (K → πνṽ).++
Esta é uma ocorrência ultra-rara - o Modelo Padrão (SM) da física de partículas, que explica como as partículas interagem, prevê que menos de um em 10 bilhões de kaons decairá dessa maneira. O experimento NA62 foi projetado e construído especificamente para medir esse decaimento kaon.
Cristina Lazzeroni, professora de física de partículas da Universidade de Birmingham, disse: "Com essa medição, K → πνṽ se torna o decaimento mais raro estabelecido no nível de descoberta - o famoso 5 sigma. Esta análise difícil é o resultado de um excelente trabalho em equipe e estou extremamente orgulhoso deste novo resultado."++
Os kaons são produzidos por um feixe de prótons de alta intensidade fornecido pelo CERN Super Proton Synchrotron (SPS), colidindo com um alvo estacionário. Isso cria um feixe de partículas secundárias com quase um bilhão de partículas por segundo voando para o detector NA62, cerca de 6% das quais são kaons carregados. O detector identifica e mede com precisão cada kaon e seus produtos de decaimento, exceto neutrinos que aparecem como energia ausente.
O professor Giuseppe Ruggiero, da Universidade de Florença, acrescentou: "Este é o culminar de um longo projeto iniciado há mais de uma década. Procurando efeitos na natureza que tenham probabilidades de acontecer da ordem de 10-11 é fascinante e desafiador. Após um trabalho rigoroso e meticuloso, recebemos uma recompensa impressionante pelo nosso esforço e entregamos um resultado há muito esperado."
O novo resultado é baseado na combinação de dados obtidos pelo experimento NA62 em 2021–22 e um resultado publicado anteriormente com base no conjunto de dados de 2016–18. O conjunto de dados de 2021–22 foi coletado após um conjunto de atualizações na configuração do NA62, permitindo a operação com intensidade de feixe 30% maior com vários detectores novos e aprimorados.
As atualizações de hardware combinadas com técnicas de análise refinadas permitiram a coleta de candidatos a sinais a uma taxa 50% maior do que antes, ao mesmo tempo em que adicionavam novas ferramentas para suprimir fundos.
Um grupo de cientistas da Universidade de Birmingham, atualmente liderado pelo professor Evgueni Goudzovski, juntou-se ao experimento NA62 na fase de projeto em 2007 - desempenhando um papel central na colaboração.
O professor Goudzovski comentou: "Atrair os melhores talentos e oferecer cargos de responsabilidade a pesquisadores em início de carreira sempre foi a prioridade do grupo. Estamos orgulhosos de que tanto o atual coordenador de física do NA62 quanto o atual organizador da medição K → πνṽ sejam ex-alunos de doutorado em Birmingham. É um privilégio trabalhar e liderar uma equipe tão enérgica e construtiva."++
A equipe de pesquisa está estudando o decaimento K → πνṽ porque é muito sensível à nova física além da descrição do SM. Isso torna o decaimento um dos processos mais interessantes para procurar evidências de uma nova física.++
A fração de kaons que decaem em um píon e dois neutrinos é medida em cerca de 13 em 100 bilhões. Isso corresponde às previsões da SM, mas é cerca de 50% maior.
Isso pode ser devido a novas partículas que aumentam a probabilidade desse decaimento, mas são necessários mais dados para confirmar essa ideia. O experimento NA62 está atualmente coletando dados e os cientistas esperam confirmar ou descartar a presença de uma nova física nesse decaimento nos próximos anos.
MAIS INFORMAÇÕES: Seminários do CERN: indico.cern.ch/event/1447422/
Fornecido pela Universidade de Birmingham
Créditos/fonte/Publicação: por Universidade de Birmingham. phys.org
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