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Flavour physics from lattice QCD at the physical point

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Simulaciones de cromodinámica cuántica

Avances recientes en las simulaciones a gran escala han proporcionado una precisión sin precedentes en la estimación de las propiedades de partículas elementales como los quarks y los leptones. Un grupo de investigadores financiado por la Unión Europea ha trabajado para tratar de aclarar algunos de estos misterios del universo.

Energía

La cromodinámica cuántica (CQD) es la teoría de las interacciones fuertes entre partículas elementales y es, junto con las interacciones electrodébiles, un componente del modelo estándar de la física de partículas. Por su naturaleza, es necesario estudiar las interacciones de la QCD a bajas energías de forma no perturbativa, lo cual se consigue mediante simulaciones numéricas. A partir de estas simulaciones se pueden calcular propiedades como las masas y las velocidades de desintegración de los estados ligados de partículas elementales, como mesones o bariones, a las que se puede acceder directamente en experimentos como el del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de la Organización Europea de Investigación Nuclear (CERN). Durante el proyecto LATTICE FLAVOUR QCD (Flavour physics from lattice QCD at the physical point) se realizaron cálculos de los factores de forma y constantes de desintegración para extraer ciertos elementos de la matriz de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) a partir de las mediciones experimentales. Los elementos de la matriz CKM son un componente más del modelo estándar y describen la combinación entre autoestados de la teoría electrodébil y electrofuerte. Mediante la prueba de las violaciones unitarias de la matriz CKM, podría ser posible identificar o descartar potenciales extensiones del modelo estándar. Un enfoque fue calcular el factor de forma semileptónico del kaon a partir de simulaciones de red de QCD. Por otra parte se estudió la razón de las constantes de desintegración de kaones y piones, lo cual permite extraer la razón de elementos CKM a partir de las velocidades de desintegración medidas experimentalmente. Se ha preparado una publicación sobre los resultados de este último enfoque. Una segunda parte de este proyecto de investigación determinó las constantes de baja energía de la teoría de perturbaciones quirales (ChPT) a partir de las simulaciones de red. ChPT es una teoría de campos eficaz para bajas energías que resulta de una extensión de las masas y los momentos de los piones. Puesto que en las simulaciones de red, a diferencia de los experimentos, se pueden variar las masas de los quarks simulados libremente dentro de cierto rango. Estas simulaciones son un banco de pruebas idóneo para las predicciones de ChPT. Los resultados se han publicado en un artículo en Physical Review D y en varias actas de conferencias.

Palabras clave

Cromodinámica cuántica, partículas elementales, electrodébil, LATTICE FLAVOUR QCD, simulaciones de red

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