El experimento LHCb encuentra evidencia de una desintegración de partículas rara tras 40 años de búsqueda

Evidencia de una desintegración rara

Los investigadores que trabajan con el experimento LHCb en el CERN han detectado evidencia de una desintegración de partículas que se espera ocurra solo una vez en aproximadamente 10 mil millones de desintegraciones de partículas de belleza. El hallazgo se anunció durante un seminario en el CERN y marca la primera vez que un solo experimento ha producido evidencia suficiente para este evento extraordinariamente raro.

La desintegración involucra a una partícula llamada Bd, que contiene un quark de belleza y un antiquark de abajo. Los científicos encontraron evidencia de que esta partícula puede desintegrarse en un par de muones (μ+μ-). Los muones son similares a los electrones pero tienen mayor masa. Los resultados coinciden con las predicciones del Modelo Estándar, la teoría principal que describe las partículas fundamentales y sus interacciones.

Significancia estadística y mejoras del detector

En la física de partículas, los científicos utilizan una medida estadística llamada desviaciones estándar para evaluar qué tan probable es que una señal aparente resulte de fluctuaciones aleatorias en lugar de un proceso físico genuino. Un resultado debe alcanzar tres desviaciones estándar para calificar como evidencia de un nuevo fenómeno. En ese nivel, la probabilidad de que las fluctuaciones aleatorias produzcan una señal al menos tan estadísticamente extrema es de aproximadamente 0.3%.

Utilizando datos recopilados durante 2024 y 2025, los investigadores del LHCb identificaron evidencia de Bd → μ+μ- con una significancia de 3.0 desviaciones estándar. Cuando combinaron esas mediciones con datos anteriores recopilados entre 2011 y 2018, la significancia estadística aumentó a 3.2 desviaciones estándar, superando el umbral ampliamente aceptado para la evidencia.

Una mejora significativa en el experimento LHCb ayudó a los investigadores a superar la dificultad de detectar un evento tan raro. Tras una importante actualización, el experimento comenzó a recopilar datos en 2024 a una tasa cinco veces mayor que la lograda entre 2010 y 2018. El detector mejorado también se volvió más eficiente para identificar diferentes tipos de partículas. El equipo combinó estas mejoras con técnicas de aprendizaje automático para distinguir las señales excepcionalmente raras de la gran cantidad de otros procesos de partículas.

"Los físicos han estado persiguiendo esta desintegración durante más de cuarenta años", dijo Marco Santimaria, quien codirigió el equipo internacional de análisis de 19 científicos. "Se requiere una precisión extrema para seleccionar los muones entre el abrumador fondo."

Por qué importa

La desintegración conocida como Bd → μ+μ- pertenece a una categoría especial que los físicos han considerado durante mucho tiempo como 'canales dorados' para investigar la física más allá del Modelo Estándar. Al medir desintegraciones extremadamente raras con alta precisión, los investigadores pueden buscar diferencias entre los resultados experimentales y las predicciones teóricas. Tales discrepancias podrían proporcionar evidencia indirecta de partículas previamente desconocidas.

Aunque los nuevos hallazgos representan un logro importante, los físicos aún no han alcanzado el umbral requerido para declarar una observación confirmada. Ese hito requiere una significancia de cinco desviaciones estándar. Si las mediciones futuras alcanzan ese nivel de certeza, Bd → μ+μ- se convertiría en la desintegración de partículas de belleza más rara jamás observada.

El LHC de Alta Luminosidad, también conocido como HiLumi LHC, está programado para comenzar a operar en 2030. Otra actualización importante del experimento LHCb está planeada para la mitad de la siguiente década. Juntos, estos desarrollos podrían eventualmente aumentar la tasa de recopilación de datos del experimento en otro factor de diez.

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Fuentes (en inglés)

• sciencedaily.com: After 40 years, CERN finds evidence of a one-in-10-billion particle decay | ScienceDaily
• yahoo.com: After 40 years, CERN finds evidence of an extraordinarily rare particle decay
• tech.news.am: CERN obtains first compelling evidence of a particle decay that occurs once in 10 billion cases | NEWS.am TECH - Innovations and science

Traducción con IA del artículo original en inglés, revisada automáticamente para que diga lo mismo que el original. Las fuentes fueron verificadas en inglés.