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O experimento NA62 no CERN (Imagem: CERN)
No Modelo Padrão da física de partículas, as probabilidades de ocorrência desta decadência são inferiores a uma em 10 mil milhões.
Genebra, 25 de setembro de 2024. Em um seminário realizado no CERN esta semana, a colaboração NA62 relatou a confirmação inequívoca da decadência ultra-rara de um kaon carregado positivamente em um píon carregado positivamente e um par neutrino–antineutrino. Experimentos incluindo NA62 mediram e viram evidências desse processo anteriormente, mas esta é a primeira vez que ele foi medido com uma significância estatística de cinco desvios-padrão , cruzando o limite tradicionalmente necessário para reivindicar uma descoberta na física de partículas.
Denotado por K + →π + νν, esse decaimento está entre os processos de partículas mais raros já observados: no Modelo Padrão da física de partículas, prevê-se que menos de um em cada 10 bilhões de cáons carregados positivamente decaia dessa maneira.
“Esta observação é o ápice de um projeto que começou há mais de uma década”, diz o porta-voz do NA62, Giuseppe Ruggiero. “Procurar efeitos na natureza que tenham probabilidades de acontecer da ordem de 10 -11 é fascinante e desafiador. Após um trabalho rigoroso e meticuloso, finalmente vimos o processo que o NA62 foi projetado e construído para observar.”
Mas por que os físicos estão procurando por um processo que ocorre tão raramente? A razão é que modelos teóricos sugerem que o decaimento K + →π + νν é extremamente sensível a desvios da previsão do Modelo Padrão, tornando-o um dos processos mais interessantes para buscar evidências de nova física além do Modelo Padrão.
O resultado é cerca de 50% maior do que a previsão do Modelo Padrão, mas é compatível com ele, dada a incerteza geral. Com a coleta de dados em andamento, o NA62 está pronto para testar a possibilidade de nova física nessa decadência nos próximos anos.
“Buscar indícios de nova física nessa decadência requer mais dados, mas esse resultado é um salto adiante e fortalece ainda mais o forte interesse nessa linha de pesquisa”, diz o coordenador de física do NA62, Karim Massri.
No experimento NA62, os kaons são produzidos ao bater um feixe de prótons de alta intensidade do Super Proton Synchrotron do CERN em um alvo estacionário. Como resultado, quase um bilhão de partículas secundárias são produzidas a cada segundo, e estas voam para o detector NA62. Destas partículas, cerca de 6% são kaons carregados positivamente. O NA62 detecta precisamente os produtos de decaimento dos kaons, identificando e medindo todas as partículas produzidas, exceto os neutrinos, cuja presença é deduzida de sua energia ausente.
Crucial para esse resultado foram os dados de 2021 e 2022, que foram obtidos após a conclusão das atualizações do detector que permitiram que o NA62 operasse em intensidades de feixe 30% maiores. Combinadas com melhorias nas técnicas de análise de dados, essas atualizações de hardware permitiram a coleta de candidatos a sinais 50% mais rápido do que antes, ao mesmo tempo em que adicionaram novas ferramentas para suprimir os processos de segundo plano que poderiam imitar o decaimento K + →π + νν.
“Essa medição depende da identificação do decaimento de um em 10 bilhões de K + que é nosso sinal e de garantir que não seja um dos outros 9 999 999 999 decaimentos que podem imitar o sinal”, diz o analista de dados líder Joel Swallow. “Toda a colaboração NA62 tornou esse resultado quase impossível possível”.
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Fonte: CERN / Publicação 25 -09-204
https://home.cern/news/press-release/physics/na62-experiment-cern-observes-ultra-rare-particle-decay
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