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Físicos del CERN prueban la “universalidad del sabor leptónico” | La física

Físicos del Colaboración ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN han llevado a cabo medidas de ‘sabor lepton universalidad, ‘un principio fundamental del modelo estándar de física de partículas. Sus resultados son las primeras mediciones de este tipo del LHC y las más precisas hasta la fecha, superando la precisión obtenida de los experimentos del predecesor del LHC, el Gran Colisionador de Electrones y Positrones.

Los físicos de ATLAS probaron la fuerza de atracción entre muones o leptones y otro tipo de partícula fundamental, el bosón W. Crédito de la imagen: CERN.

Nuestra comprensión de las partículas elementales y las fuerzas electromagnéticas, débiles y fuertes fundamentales que actúan entre ellas se formula en el Modelo Estándar de Física de Partículas.

Leptones son un tipo de partícula elemental. Los electrones, muones y leptones representan tres variedades (o sabores) de leptones cargados.

El Modelo Estándar asume que los acoplamientos de partículas que median la fuerza débil – conocida como bosones gauge “W” o “Z” electrodébiles – a los leptones ocurren independientemente de su sabor. A esto se le llama la universalidad del sabor leptónico.

Los físicos de la colaboración ATLAS investigaron si esta “verdad universal” era cierta para el acoplamiento de muones y leptones al bosón W.

“Es un axioma fundamental del Modelo Estándar que los acoplamientos de los bosones gauge electrodébiles (W, Z) a los leptones cargados, gℓ, son independientes de la masa de los leptones”, explicaron.

“Esta hipótesis fundamental se llama ‘universalidad del sabor leptónico’ y se prueba en este estudio comparando las tasas de desintegración relativas de los bosones W en la cáscara con los leptones y los muones τ”.

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Los investigadores obtuvieron una muestra limpia de bosones W de la desintegración de los quarks superiores producidos durante las colisiones protón-protón y registrados con el detector ATLAS en el LHC.

Al medir la relación de las tasas de desintegración de W a un leptón y un muón, pudieron concluir que la fuerza débil interactúa con ambos tipos de leptones de la misma manera.

“Usando 139 fb-1 colisiones protón-protón registradas con el detector ATLAS a una energía en el centro de masa de 13 TeV, informamos una medición de esta cantidad de eventos di-leptónicos tt¯ donde los quarks superiores se desintegran en un bosón W y un quark inferior, ” ellos dijeron.

“Podemos distinguir los muones de los bosones W y los de un leptón τ intermedio gracias al parámetro de impacto transversal del muón y las diferencias en los espectros del momento transversal del muón. “

“El valor medido de R (τ / μ) es 0,992 y concuerda con la hipótesis de los acoplamientos leptónicos universales como se postula en el Modelo Estándar”.

la resultados fueron publicados en la revista Física de la naturaleza.

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G. Aad et al. (Colaboración ATLAS). Prueba de la universalidad de los acoplamientos de τ y μ en las desintegraciones del bosón W con el detector ATLAS. Nat. Físico, publicado en línea el 5 de julio de 2021; doi: 10.1038 / s41567-021-01236-w