Raro decaimiento de un quark en Fermilab.

Se descubre raro decaimiento de un quark en experimentos del Fermilab
Científicos de las colaboraciones CDF y DZero, en el Departamento de Energía del Laboratorio Nacional de Aceleración Fermi, (Fermilab) en Batavia, E.U.A, han observado colisiones de partículas que produjeron quarks cima (“top quarks”) solitarios. El descubrimiento de estas partículas confirma parámetros importantes para la física de partículas, incluyendo el número total de quarks. Además, es significativo para la búsqueda de la partícula de Higgs, que se lleva a cabo en el Tevatron de Fermilab, el acelerador de partículas más poderoso del mundo que se encuentra en operación actualmente. Anteriormente los quarks cima solo se habían observado cuando eran producidos por fuerzas nucleares intensas. Esta interacción produce quarks cima en pares. La producción de un quark cima solitario, que involucra una fuerza nuclear débil y es más difícil de identificar experimentalmente, ha sido observada ahora a casi 14 años del descubrimiento del quark cima en 1995. La búsqueda de la detección de un quark cima solitario hace que encontrar una aguja en un pajar parezca sencillo. Solamente una en 20 billones de colisiones de protón-antiprotón lo produce. Más aún, la señal de este raro acontecimiento es frecuentemente mimetizada por otros procesos de fondo mucho más comunes. “La observación del quark cima solitario representa un hito para el programa del Tevatron” declaró el Dr. Dennis Kovar, Director Asociado de la Oficina de Ciencia para la Física de Altas Energías en el Departamento de Energía de E.U.A. “Además, la alta sensibilidad y éxito del análisis son un paso importante en la búsqueda de la partícula de Higgs.” Descubrir la producción del quark cima solitario representa retos similares a la búsqueda del bosón de Higgs en la necesidad de extraer una señal extremadamente pequeña de un fondo muy grande. Técnicas avanzadas de análisis utilizadas por primera vez en el descubrimiento del quark cima solitario están siendo ahora utilizadas en la búsqueda del bosón de Higgs. Además, el quark cima y la partícula de Higgs tienen fondos en común, y el quark cima es en sí parte del fondo de la partícula Higgs. Para descubrir el quark cima solitario, los físicos del CDF y DZero analizaron de manera independiente los resultados de las colisiones protón-antiprotón independientemente. Cada equipo identificó varios miles de colisiones que parecían detectar la partícula. Análisis estadísticos sofisticados y un modelaje detallado del fondo mostraron que solo algunos cientos de colisiones presentaron realmente la partícula. El 4 de marzo, ambos equipos enviaron sus resultados independientes para ser revisados y en su caso publicados en la revista Physical Review Letters. Ambos equipos habían reportado previamente sus resultados preliminares en la búsqueda del quark cima solitario. Desde entonces, los experimentos han incrementado a más del doble la cantidad de datos analizados, y han afinado sus técnicas de selección y análisis, haciendo posible el descubrimiento. Para cada experimento, la posibilidad de que el fondo haya alterado los resultados es ahora de solo una en 4 millones, permitiendo que ambos equipos puedan asegurar un descubrimiento auténtico, que además prepara el camino para nuevos hallazgos. “Estoy emocionado de que CDF y DZero alcanzaran su objetivo”, declaró Pier Oddone, Director de Fermilab. “Los dos equipos habían estado buscando este raro proceso durante los últimos 15 años, empezando antes del descubrimiento del quark cima en 1995. Investigar este proceso subatómico más detalladamente podría abrir una ventana hacia los fenómenos físicos más allá del Modelo Estándar.”
Fermilab, el 9 de marzo de 2009: http://www.fnal.gov/pub/presspass/press_releases/Single-Top-Quark-March2009.html