La física moderna ha desarrollado una gran cantidad de enfoques teóricos con los que se puede describir el mundo de las partículas elementales. Ahora depende de los experimentos resolver qué teorías se sostienen contra la realidad. Uno de ellos es el llamado experimento MEG en elPSI del Instituto Paul Scherrer. En colaboración con investigadores de Italia, Japón, Rusia y EE. UU., Los físicos de la ISP están buscando una descomposición particular, pero nunca observada, de partículas elementales conocidas como muones. Más precisamente, están cuantificando qué tan altoLa improbabilidad de esta descomposición es. Según su último número, a lo sumo, uno de cada 2,4 billones de descomposiciones de muones se ajustará al patrón MEG. Eso hace que una descomposición alrededor de quinientas mil veces sea más improbable que alcanzar los seis números en la lotería suiza.Para esta medición altamente precisa, los investigadores han observado un número extremadamente alto de descomposición de muones, que solo fue posible en el PSI, el sitio de la instalación de haz de muones más potente del mundo.nosotros, el grupo de investigación de la ISP rompe repetidamente su propio récord mundial para medir la "probabilidad MEG". Los investigadores ahora presentan su último resultado en la conferencia internacional "Les Rencontres de Physique de la Vallée d'Aoste" en La Tuile, Italia.
Son partículas elementales exóticas que también tienen una vida muy corta: prácticamente tan pronto como surgen, los muones se descomponen en otras partículas más estables. Sin embargo, al hacerlo, pueden tomar diferentes caminos de descomposición, lo que significa esto oese grupo de partículas resulta de la desintegración. De hecho, uno de estos caminos de desintegración, uno muy especial, nunca se ha observado, pero es de gran interés para los físicos: la desintegración de un muón en un electrón y una partícula de luz.conocido por el nombre abreviado "MEG decay", para muon-electron-gamma, en el que gamma representa la partícula de luz.
Durante mucho tiempo ha estado claro que una descomposición de MEG es extremadamente rara. Exactamente qué tan raro es lo que los investigadores del Instituto Paul Scherrer quieren cuantificar con el experimento MEG. En el proceso anticipan el descubrimiento de "nueva física" - y cones una puerta a fenómenos previamente inexplicables en el universo. Sobre la base de las últimas mediciones de los investigadores, que nuevamente han sacado a la luz ni una sola decadencia de MEG, ahora pueden decir: La probabilidad de esta decadencia es menor que uno en 2.4 billoneso, en otras palabras, alrededor de quinientas mil veces menos probabilidades de alcanzar los seis números de la lotería suiza.
El experimento MEG puede probar teorías sobre el universo
Este número determinado experimentalmente es un parámetro relevante para los físicos teóricos que desarrollan modelos matemáticos con los cuales describir no menos que todo nuestro universo. Según algunas de estas teorías, entre ellas el Modelo estándar convencional de física de partículas, la descomposición de MEGcasi nunca ocurre y, por lo tanto, es imposible de observar. El Modelo Estándar es un concepto integral que explica mucho de lo que la humanidad ha podido observar hasta ahora, pero desafortunadamente no todo. Entre otras cosas, el Modelo Estándar no tiene nada que decirsobre la existencia de la llamada materia oscura y energía oscura: esas cosas misteriosas que ahora se cree que componen, en conjunto, alrededor del 95 por ciento del universo.
Es por eso que los científicos de todo el mundo están buscando una nueva física. Esto estaría representado por una teoría que incluye las predicciones del Modelo Estándar pero también va más allá, describiendo así nuestro universo de manera más completa. Un grupo prometedor de teorías esSusy, la abreviatura de supersimetría. Muchos de los modelos teóricos de la familia Susy predicen una probabilidad de la decadencia de MEG que es lo suficientemente alta como para que este evento sea observable, tarde o temprano, en el PSI. Con cada medición sucesiva y cada vez más precisa en la queno se encuentra la descomposición, se puede eliminar otro conjunto de teorías alternativas.
Cinco años de medición continua en la fuente de muones más poderosa del mundo
Los investigadores llegaron a la improbabilidad recientemente cuantificada de la descomposición del MEG a través del análisis de los datos que recopilaron, casi continuamente, entre 2009 y 2013. No solo fue el largo tiempo de medición necesario para obtener los nuevos resultados disponibles: la realización deel experimento en el PSI también fue decisivo. Este es el sitio de la instalación de muones más poderosa del mundo, donde se pueden observar alrededor de 30 millones de desintegraciones de muones por segundo. Es solo gracias a este alto rendimiento que los investigadores pudieron medir un total de2.4 billones de muones y sus desintegraciones. La desintegración decisiva de MEG no estaba entre ellas, por lo que se estableció el nuevo límite superior para su probabilidad.
Sin descubrimiento, y sin embargo, un resultado significativo
Aunque no se encontró la descomposición de MEG, los investigadores participantes ven su experimento como un éxito. "Precisamente porque no hemos visto, hasta este punto, esta descomposición, podemos cambiar la línea teórica detrás de la cual la nueva físicadebe buscarse ", explica Angela Papa, física de partículas en el PSI y coautora del nuevo estudio." Y, sin embargo, si algún día observamos una decadencia de MEG, eso sería una fuerte indicación hacia una nueva física ".
Hasta ahora, eso no significa que se deba desechar un enfoque teórico completo, como la supersimetría, por ejemplo, sino solo modelos individuales dentro de tales familias de teorías.
En el futuro, los investigadores de PSI refinarán y continuarán con su experimento de MEG, y con él, la búsqueda de la descomposición de MEG. Ya sea que algún día observen esta descomposición o no, los resultados de la medición en cualquier caso contribuirán sustancialmentea nuestro conocimiento con respecto a las estructuras fundamentales de la materia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Paul Scherrer PSI . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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