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Leptón tau, la llave para buscar física más allá del modelo estándar

 
Por Verenise Sánchez

Ciudad de México. 28 de agosto de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- El grupo de físicos mexicanos que participará en el experimento Belle II, ubicado en Japón, y el cual empezará a colectar datos en 2018, se enfocará principalmente en el análisis del leptón tau, en su “camino” en busca de física más allá del modelo estándar (ME).

1 HEAD lepton2808Imagen del experimento Belle II, tomada del sitio web de dicho experimento.

Desde hace algunas décadas, físicos de diversos países han buscado “pistas” de partículas “rebeldes” que no se comportan como lo establece el modelo estándar, que es hasta ahora la mejor teoría que hay para describir los “ladrillos” fundamentales del universo.

No obstante, con recientes resultados que se han encontrado en algunos experimentos en donde se estudia las partículas elementales de la materia, se han observado algunas inconsistencias de esta teoría.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Pedro Luis Manuel Podesta Lerma, investigador de la Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS) y coordinador del grupo de científicos mexicanos que participará en dicho experimento japonés, explicó por qué esta partícula, la cual es muy complicada de estudiar, es tan especial.

1 modelo2808Tabla del Modelo Estándar.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cuáles son las características del leptón tau?

Pedro Luis Manuel Podesta Lerma (PLMPL): El leptón tau es una partícula fundamental, es decir, no está compuesta de ninguna otra. Tiene una masa de mil 777 megaelectronvoltios/velocidad de la luz al cuadrado (MeV/c2), esto es aproximadamente tres mil 500 veces más pesado que un electrón.

AIC: ¿Por qué es importante este leptón?

PLMPL: Es el más pesado y tiene suficiente masa para decaer en hadrones, es decir, en partículas compuestas por dos o tres quarks, y en esos decaimientos se pueden producir partículas más allá del modelo estándar.

AIC: ¿Cómo podría impactar al modelo estándar el estudio de este leptón?

PLMPL: Entre las cientos de mediciones de experimentos como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y Belle, entre otros experimentos, en los últimos años se han observado algunas anomalías respecto de las predicciones del modelo estándar y varias involucran al leptón tau, ya sea al decaer en un bosón de Higgs o un quark B, lo que lleva a pensar que tal vez en su estudio podamos encontrar física mas allá de este modelo.

AIC: ¿Por qué es tan complicado estudiarlo?

PLMPL: Desde la parte teórica es relativamente sencillo, la principal complicación es en el punto experimental, ya que esta partícula tiene una vida extremadamente corta, del orden de un billonésimo de segundo, por lo cual no se pueden detectar 1 pedrolep2808Pedro Podesta.directamente, solo a través de sus decaimientos, entre ellos siempre hay un neutrino que los detectores multipropósitos, como los usados en aceleradores, no pueden detectar. Son prácticamente invisibles para nosotros.

Belle II

AIC: ¿Qué es lo que se hará en el experimento Belle II para estudiar este misterioso leptón?

PLMPL: En pocas palabras, Belle II es una fábrica de taus, se producirán aproximadamente cinco billones de pares de taus por segundo, esta será la muestra de taus más grande en la historia de la física de partículas.

Los taus se producen por pares y vienen de una colisión entre un electrón y un positrón, lo que permite que se tenga la energía inicial; esto hace que se puedan medir mucho mejor las propiedades que en colisiones de tipo protón, en donde no sabes la energía inicial que dio origen al par de leptón tau.

AIC: ¿Qué relación hay entre los neutrinos y los leptones tau?

PLMPL: Los neutrinos son leptones, hay una propiedad de las interacciones y los decaimientos que hasta el momento se sostiene y es que el número leptónico se conserva. Así, procesos donde decae un muón o tau involucran un neutrino. Sin embargo, existen modelos mas allá del ME donde el neutrino no está presente, se dice entonces que hay violación del número leptónico y en caso de ser observado es una señal inequívoca de nueva física, este tipo de señales es el que buscará el grupo mexicano.

AIC: Aproximadamente, ¿cuántos mexicanos trabajan en el estudio del tau?

PLMPL: Experimentales diez y teóricos alrededor de 20, esperamos que el interés de la comunidad crezca.

AIC: ¿Cuántos mexicanos están ya participando en Belle II?

PLMPL: Somos 12 participantes, entre los cuales se encuentran los doctores Gabriel López Castro, quien es reconocido a nivel mundial por sus contribuciones en la física del sabor; Eduard de la Cruz Burelo, único mexicano que ha descubierto una partícula; 1 mexilup2808y Guillermo Tejeda, líder en electrónica y desarrollo de detectores en México; además colaboran jóvenes investigadores y estudiantes de posgrado.

AIC: ¿En qué consistirá la participación de México en Belle II?

PLMPL: En Belle II tenemos tres tipos de participación, una en la construcción del detector en el cual el grupo mexicano trabaja en el desarrollo de un monitor de luz del punto de interacción.

La segunda es en la parte de cómputo grid, es decir, de tecnología que permite a las computadoras vincularse a través de una red para compartir su potencia de cómputo; en México tenemos dos nodos grid para Belle II, uno en el Cinvestav y otro en la UAS. En conjunto, estos dos nodos aportan aproximadamente 500 procesadores.

La tercera colaboración de México en este experimento es en cuestiones teóricas, es decir, en proponer bases teóricas, fenomenológicas y experimentales para ir en búsqueda de física más allá del modelo estándar.

AIC: ¿Cuándo empezará a tomar datos Belle II?

PLMPL: A finales de 2018 se tomarán los datos que servirán para poder hacer estudios de física; sin embargo, ya en 2016 se hicieron pruebas donde participó el grupo mexicano con el monitor de luz.

AIC: ¿Qué papel ha jugado Conacyt en la participación del grupo mexicano en Belle II?

PLMPL: Los proyectos que nos han permitido participar en el experimento, conformar el grupo y realizar nuestras investigaciones están basados en dos proyectos, uno de grupo y otro de fronteras de la ciencia, sin ellos hubiera sido muy difícil conseguir una participación con el impacto que se tiene.

 

 

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