L’experiment LHCb referma el model estàndard de física de partícules (de moment!)

Hi havia moltes esperances dipositades en la darrera sessió del XXV International Symposium on Lepton Photon Interactions at High Energies celebrat la setmana passada a Bombai, però els resultats sobre l’experiment LHCb que es van fer públics dissabte  al matí no fan més que confirmar que el model estàndard de física de partícules és vàlid (i per tant, s’han decebut les expectatives dels que esperaven que el model no funcionés i que calgués dissenyar un nou model, una nova física).

Llegia dimarts passat en el molt recomanable bloc Résonaances del físic de partícules Jester un apunt que, a banda d’explicar en quina banda energètica se sospita que podria estar amagat el Higgs, concloïa dient:

Hi ha un rumor persistent entre els [físics] teòrics que apunta que, durant la presentació de l’experiment LHCb de dissabte, es mostrarà un resultat interessant. ¿És cert i, en aquest cas, ho compartiran a Bombai? L’experiència demostra que mai no ens hem de refiar dels rumors llançats pels teòrics, però, malgrat tot, paga la pena aixecar-se d’hora dissabte :-)

Bé, a banda de no estar d’acord amb les desafortunades paraules sobre el grau de confiança que despertem els físics teòrics ;-)  , podem constatar que el senyor Jester s’ha aixecat d’hora però no hi ha hagut cap resultat espectacular: avui no ha nascut la nova física. De fet, tots els resultats que s’han mostrat van en la línia del model estàndard de partícules, tal com explica el mateix Jester en el seu bloc. També es fa ressò de la notícia Matt Strassler en el seu bloc, que recomano especialment pel to pedagògic d’alguns apunts.

L’LHCb, el germà petit i tímid

Situat entre els dos germans supergrans ATLAS i CMS, l’experiment LHCb és molt més modest quant a nombre de recercaires i recursos destinats; malgrat això, la qüestió que ha de resoldre està relacionada amb la matèria i l’antimatèria i no és gens trivial: per què l’univers és tan asimètric?

Totes les partícules elementals tenen la seva corresponent antipartícula associada, és a dir, una partícula amb idèntica massa però amb la càrrega elèctrica oposada: el protó té com a antipartícula l’antiprotó, i l’electró té la seva antiparella en el positró.

Durant el big bang, la gran explosió que va donar lloc a l’univers, havien de coexistir partícules i antipartícules en igual proporció. En canvi, sabem que l’univers està format per protons, neutrons i quarks, i no per les seves antipartícules. Sabem que les antipartícules existeixen, perquè s’han reproduït al laboratori: de fet, al CERN s’ha produït antihidrogen, o sigui àtoms formats per un antiprotó i un positró.  Malgrat això, a la natura les antipartícules no són presents i es fa palesa una evident asimetria entre matèria i antimatèria. L’experiment LHCb (LHC beauty) pretén contribuir a explicar per què no detectem antimatèria a la natura, i això ho fa a partir de l’estudi en detall del mecanisme de violació CP (càrrega-paritat) del model estàndard de física de partícules, i per estudiar aquest mecanisme són molt importants els quarks-b.  Si voleu aprofundir-hi, us recomano la lectura d’aquesta recent anotació del bloc Quantum diaries.

A l’LHCb treballen aproximadament 760 persones de 54 instituts científics, en representació de 14 estats.  Cal esmentar que hi ha participació catalana: les proves d’electrònica i la caracterització d’uns fotodetectors anomenats MAPMT, el disseny i la producció són a càrrec de la Universitat de Barcelona (Grup de Física Experimental d’Altes Energies) i la Universitat Ramon Llull (Laboratori d’Instrumentació per a Física d’Altes Energies).

Finalment, us recomano aquest excel·lent vídeo realitzat per Alom Shaha, on la professora Tara Shears, de la Universitat de Liverpool, ens parla en un to molt pedagògic de l’experiment LHCb, i de per què la violació CP i els quarks-b ens poden ajudar a resoldre la asimetria matèria-antimatèria de l’Univers.

Altres anotacions relacionades:

Un estiu “calent” per a la física de partícules

“Higgs i hashtags”: una versió quàntica de Dostoievski

 

Xavier Lasauca i Cisa

Bloc L’ase quàntic