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quinta-feira, 14 de maio de 2015

Experimentos CMS e LHCb revelam novo decaimento de partículas raras

Por Corinne Pralavorio - site do CERN



Exibição de eventos de um candidato B0s de partículas decadentes em dois múons no detector LHCb. (Imagem: LHCb / CERN)
Em um artigo publicado hoje na Nature, o CMS e LHCb colaborações descrevem a primeira observação do decaimento muito raro de uma partícula B0em duas partículas múon. O Modelo Padrão, a teoria que melhor descreve o mundo das partículas, prevê que este processo subatômico raro acontece cerca de quatro vezes em um bilhão de decaimentos, mas nunca foi visto antes. A análise é baseada em dados obtidos no Grande Colisor de Hádrons (LHC) em 2011 e 2012. Estes dados também contêm sugestões de uma semelhante, mas deterioração ainda mais rara do B0, um primo do B0s.
Exibição de eventos de um candidato B0s decadência em duas múons no detector CMS. (Imagem: exibição do evento CMS / CERN)
O B0s e B0 são mésons, partículas subatômicas não-elementares instáveis ​​compostas por um quark e um antiquark, unidos pela interação forte. Tais partículas são produzidas apenas em colisões de alta energia - em aceleradores de partículas, ou na natureza, por exemplo, nas interações de raios cósmicos. Esse resultado tem implicações importantes na busca de física além do Modelo Padrão.
Desenvolvido no início dos anos 1970, o Modelo Padrão é atualmente a melhor descrição do mundo subatômico. Ele explicou com êxito os resultados experimentais em quase toda a física de partículas e precisamente previu uma grande variedade de fenômenos. No entanto, ele não responde a algumas questões importantes, tais como "O que é a matéria escura? "ou" O que aconteceu com a antimatéria após o Big Bang?". É por isso que experimentos do LHC estão tentando encontrar sugestões da "nova" física, que iria resolver alguns desses enigmas. Há duas estratégias complementares para investigar essa física "além" do Modelo Padrão, que são ambos empregados pelos experimentos do LHC. A uma direta, que consiste na procura de novas partículas previstas por modelos teóricos que vão além do modelo padrão, como a supersimetria, e o indireto, que desafia o modelo padrão em suas previsões para decaimentos muito raros. Qualquer discrepância entre os resultados experimentais sobre estes processos muito raros e previsões do Modelo Padrão chama a atenção para sinais de nova física. Esta é a estratégia adotada pelos experimentos CMS e LHCb em estudar os decaimentos raros de partículas Bs e os B0 em dois múons.
O CMS e o LHCb liberaram pela primeira vez os seus resultados individuais para B0s decaimento em méso em julho de 2013. Embora os resultados tenham sido em excelente acordo, ambos caíram logo abaixo da precisão estatística de 5 sigma historicamente necessária para reivindicar uma observação. A análise combinada excede facilmente este requisito, atingindo 6,2 sigma. Esta é a primeira vez que o CMS e LHCb analisaram seus dados juntos.
Esta análise combinada mostra que a probabilidade de um B0sméson a decair em dois múons, e a probabilidade de um B0 méson a decair em dois múons, são consistentes com as previsões do Modelo Padrão. Assim, pelo menos, por agora, estes decaimentos raros não revelaram quaisquer indícios de nova física. No entanto, os dados que devem ser reunidos em futuras execuções do LHC aumentará a precisão da medição do B0s e determinará se os possíveis indícios da deterioração relacionada do B0 são confirmadas. Estes resultados serão cruciais para desembaraçar quaisquer sinais de novos fenômenos de efeitos Modelo Padrão e avançará à caça de nova física.

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