Tras 30 años de estudio se confirma la predicción de una extraña partícula

Los físicos de alta energía dedicados a recrear las condiciones del inicio del universo han observado por primera vez una nueva forma de producir las partículas básicas de los átomos, protones y neutrones.

Confirmando una predicción de hace décadas, los físicos de la colaboración CLEO dicen haber observado una partícula subatómica extraña de vida extremadamente corta con el poco usual nombre de “mesón encantado-extraño decayendo en un protón y un anti-neutrón.

La detección del evento, la cual hizo pública la colaboración el pasado domingo en http://arxiv.org/, se atribuye a John Yelton, físico de la Universidad de Florida, una de las muchas instituciones que son parte de la colaboración CLEO.

“Esta es la clase de cosas que, durante muchos años, la gente ha sabido que sucederían”, dijo Yelton. “Lo que hemos hecho es demostrar que sucede, y cómo de a menudo”.

El acelerador de Anillo de Almacenamiento Electrónico de Cornell, o CESR, colisiona con positrones en rangos de energía entre los 3 y 5 mil millones de electrón voltios — produciendo muchas partículas extrañas elementales de vida corta de interés para los físicos. CLEO, el gran detector experimental diseñado para observar las colisiones del acelerador, es un proyecto conjunto de casi una docena de instituciones de los Estados Unidos, Canadá e Inglaterra.

Entre los productos de las colisiones del CESR están los mesones encantados-extraños, que existen durante menos de una billonésima de segundo antes de decaer en partículas más estables. Aunque los mesones encantados han sido estudiados durante 30 años, nadie había observado un decaimiento en un protón o neutrón, como la teoría había predicho. Esto es notable debido a que aproximadamente un 10 por ciento de todas las colisiones en el acelerador producen protones y neutrones.

Yelton no detectó el anti-neutrón de forma directa sino que infirió su presencia a través de los datos de energía y momento de otras partículas.

Para contarlo todo, encontró 13 instancias de mesones encantados-extraños decayendo en protones y anti-neutrones, recuperando e identificando dichos eventos de los datos de millones y millones de colisiones y sus secuelas.

Yelton basó su análisis en técnicas desarrolladas en la Universidad de Syracuse para la detección de otros dos tipos de extrañas partículas subatómicas, el muón y el meutrino invisible.

“El Profesor Yelton hizo un trabajo extraordinario aplicando nuestras técnicas a un nuevo área y extrajo excelentes resultados en un tiempo récord”, dijo Sheldon Stone, co-portavoz de CLEO y profesor del física en Syracuse quien, junto con el estudiante graduado Nabil Meena, desarrolló por primera vez las técnicas. “Esto es lo que se intenta cuando se trabaja en conjunto en un experimento”.

David Asner, físico de la Universidad de Carleton y otro co-portavoz de CLEO, dijo que la observación contribuirá mucho al trabajo teórico en el decaimiento de partículas.

“La observación de estos extraños decaimientos promete incrementar la comprensión de los mecanismos subyacentes de cómo se forma el mundo”, dijo.

Cuando CLEO se inició por primera vez en 1979, el CESR estaba entre los aceleradores de mayor energía en funcionamiento en esa época. Los aceleradores más recientes como el Tevatron en el Fermilab de Chicago y el próximo a completar Gran Colisionador de Hadrones en Suiza, operan a energías mucho mayores. La mayoría de la atención pública está centrada en la investigación en estos colisionadores — con los investigadores centrados, entre otras cosas, en observar la partícula “Dios”, el bosón de Higgs.

Yelton dijo que los últimos resultados demuestran que hay mucho por aprender sobre las colisiones a menores energías en colisionadores de energías más bajas. “Esto remarca el hecho de que existe aún una física que puede hacerse en aceleradores de menor energía”, dijo.

La colaboración CLEO ha enviado también un artículo sobre el descubrimiento a Physics Review Letters.

La Fundación Nacional de Ciencia (NSF) patrocinó el grueso del material y operaciones en el CESR. La investigación está patrocinada por la NSF, el Departamento de Energía de los Estados Unidos, el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá y el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas del Reino Unido.

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Autor: Aaron Hoover
Fecha Original: 10 de marzo de 2008.
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Fuente: Ciencia Kanija