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DAL DECADIMENTO DEI MESONI B0
LHCb, possibili deviazioni dal modello standard?

L’esperimento LHCb ha annunciato di aver trovato delle anomalie interessanti nel modo in cui alcune particelle decadono. Se confermate, queste discrepanze potrebbero essere il segnale di una nuova fisica non predetta dal modello standard. Al momento, il segnale ha una significatività statistica limitata ma rafforza simili indicazioni di studi precedenti. Ulteriori dati stabiliranno se si tratta davvero di possibili falle presenti nel modello standard o se invece abbiamo a che fare con mere fluttuazioni statistiche.

In un recente seminario tenutosi al CERN, i fisici della collaborazione LHCb hanno presentato nuovi risultati, attesi da tempo, su un particolare decadimento dei mesoni B0 prodotti nelle collisioni al Large Hadron Collider (LHC). Le misure in questione sono state ottenute dall’intero dataset relativo al primo periodo di esperimenti di LHC (Run 1). Il modello standard delle particelle elementari predice la probabilità dei diversi modi in cui possono decadere i mesoni B0. Le possibili discrepanze osservate nei dati potrebbero significare la presenza di una “nuova” fisica. In questo studio, gli scienziati hanno analizzato i decadimenti dei mesoni B0 che si trasformano in un kaone e in una coppia di elettroni o muoni. Il muone è duecento volte più pesante dell’elettrone ma nel modello standard le sue interazioni sono identiche a quelle dell’elettrone, una proprietà nota come universalità leptonica. Questa proprietà predice che gli elettroni e i muoni devono essere prodotti con la stessa probabilità per questo particolare processo di decadimento B0, con un effetto piccolo e calcolabile, dovuto alla differenza di massa. Tuttavia, LHCb trova che i decadimenti dei muoni avvengono meno frequentemente. Se da un lato questi risultati sembrano essere intriganti, la discrepanza con il modello standard si ha ad un livello di 2,2-2,5 sigma, che non è così sufficiente per arrivare ad una conclusione. Ad ogni modo, il risultato rimane interessante poiché una recente misura eseguita da LHCb per un processo di decadimento correlato ha mostrato un comportamento simile.

The image shows the measured value of RK*0 in two regions ([0.045, 1.1], [1.1, 6.0] GeV2/c4) of the μ+μ- or e+e- invariant mass squared, q2. The numerical values are given at the top of the article, where the first uncertainty, which dominates, is statistical, and the second is systematic. The lower boundary of the low-q2 region roughly corresponds to the di-muon production threshold. The 6 GeV2/c4 upper boundary is chosen to reduce a possible contamination from the J/ψ particle. The image also shows several independent SM theoretical predictions. A difference from the SM of 2.2-2.4 standard deviations is observed in the low-q2 region and of 2.4-2.5 in the high-q2 interval. These differences are not yet at the level where they can be claimed to exhibit evidence for BSM physics, but they are intriguing when considered in the context of an earlier LHCb analysis. In fact a previous LHCb measurement of the quantity RK in which the B0 meson is replaced by a B+ and the K*0 meson by a K+ in the ratio, was also found to have a similar value and be lower than unity by 2.6 standard deviations. This result created much interest in the particle physics community. Credit: CERN/LHCb collaboration

Naturalmente, questi indizi non sono ancora sufficienti per arrivare ad una vera e propria conclusione. Anche se si tratta di meccanismi diversi, è stato trovato che alcune precedenti misure supportano la simmetria tra muoni ed elettroni. Saranno necessari più dati e osservazioni di simili decadimenti in modo da chiarire se questi segnali siano delle vere e proprie fluttuazioni statistiche o indizi dell’esistenza di nuove particelle che potrebbero estendere e completare il modello standard. Se le nuove misure puntano davvero a una fisica oltre il modello standard, l’insieme più ampio di dati del Run 2 dovrebbe essere sufficiente per confermare, o smentire, queste anomalie.

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decadimento mesoni B | fluttuazioni statistiche | kaone | LHCb | modello standard | nuova fisica

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