Alla ricerca di una nuova fisica con fascino
Gli scienziati che lavorano al progetto CHARM@LHCB (Search for new physics in charm at LHCb), finanziato dall’UE, attendono nuove scoperte da un inaspettato “quarto”, l’esperimento LHC beauty (LHCb). A differenza dell’esperimento ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) e CMS (Compact Muon Solenoid), l’LHCb è un piccolo esperimento dedicato ai quark beauty o quark b. Ma perché l’esperimento LHCb, progettato per intercettare i quark b, ha una buona probabilità di scoprire nuova fisica? È stato scoperto che alcuni processi governati dall’interazione debole trattano materia e antimateria in modo diverso. Il modello standard incorpora questo fenomeno conosciuto come violazione della simmetria CP attraverso la matrice di “miscelazione” Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM). La matrice CKM descrive la probabilità che un quark cambi da un sapore a un altro quando interagisce con la particella messaggera della forza debole. Gli antiquark sono regolati dalla stessa matrice, ma con tutte le voci sostituite dai loro complessi coniugati. Poiché i numeri nella matrice CKM hanno parti immaginarie diverse da zero, i quark e gli antiquark vantano diverse interazioni. I partner Charm@LHCB si sono concentrati sulle misure relative alla matrice CKM che coinvolgono adroni contenenti quark charm. Nella loro ricerca di violazione della simmetria CP, hanno impiegato un approccio innovativo per descrivere lo spazio delle fasi dei decadimenti a tre corpi relativi ai mesoni charmati. Le misurazioni utilizzate sono state raccolte dal rilevatore Cleo, il quale registra le particelle prodotte presso il Cornell Electron-positron Storage Ring. La nuova analisi si è basata unicamente sui dati sperimentali, piuttosto che su simulazioni numeriche, per valutare le prestazioni del rilevatore durante il tempo di decadimento del mesone. I risultati del progetto suggeriscono l’esistenza di particelle pesanti ancora da scoprire, le quali aggiungono nuove fonti di violazione della simmetria CP nell’universo primordiale. Ciò supporta gli attuali tentativi di colmare le carenze del modello standard. Nello specifico, il problema è dato dal fatto che la quantità di violazione della simmetria CP fornita dai quark è un miliardo di volte più piccola del necessario per generare l’asimmetria materia-antimateria osservata. L’esperimento LHCb rischia di raggiungere le sue massime prestazioni prima degli esperimenti ATLAS e CMS. Quindi l’esperimento vanta la possibilità di scoprire per primo le nuove particelle fondamentali che possono essere prodotte presso l’LHC.
Parole chiave
LHC, modello standard, fisica delle particelle, LHCb, quark beauty, antiquark
