Presentado en el Fermilab el descubrimiento del quark 'single-top', en el que ha participado el IFCA

Es el último resultado obtenido en el experimento internacional CDF, que se desarrolla en el acelerador de partículas Tevatron de Chicago

Los experimentos que se desarrollan en el Tevatron de Chicago, el segundo acelerador de partículas más grande después del LHC de Ginebra y el más potente del mundo, han vuelto a dar frutos. Hoy se han presentado en el Fermilab (Fermi Nacional Accelerator Laboratory) los detalles sobre el descubrimiento de cómo se produce el quark top “soltero” (single-top), una observación que permite a los científicos avanzar un paso importante en la comprensión de las fuerzas fundamentales de la materia y que está relacionada con la búsqueda del bosón de Higgs, partícula elemental catalogada a menudo como el Santo Grial de la física contemporánea y llamada por ello la “partícula de Dios”.

En el trabajo han participado activamente investigadores del Instituto de Física de Cantabria (IFCA), instituto mixto del CSIC y la Universidad de Cantabria, en concreto Bruno Casal, cuya tesis doctoral versa sobre este importante hallazgo, su supervisor, Alberto Ruiz Jimeno, y la investigadora Rocío Vilar. Todos ellos, junto con Bárbara Álvarez, Javier Cuevas, Gervasio Gómez, Teresa Rodrigo, Luca Scodellaro e Iván Vila, que pertenecen al IFCA y a la Universidad de Oviedo, son coautores de la publicación que ha sido enviada al “Physical Review Letters”. También ha participado activamente la investigadora Verónica Sorin, del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) de Barcelona, que es, actualmente, la coordinadora del grupo del “top” en el experimento CDF.

El quark top, el más pesado de todos los quarks y cuyo descubrimiento se realizó en 1995 por el mismo experimento del Tevatron, suele producirse en compañía de su antimateria, el quark anti-top. Sin embargo, el modelo estándar de las interacciones fundamentales predice la posibilidad de que se produzca “soltero”, algo que han corroborado ahora los científicos en una búsqueda que “hace que encontrar una aguja en un pajar parezca fácil”, destaca Fermilab en su comunicado de prensa. “Las técnicas para detectarlo han sido muy complejas y han requerido el concurso de varios grupos de trabajo”, confirma Alberto Ruiz Jimeno. El equipo del IFCA, en colaboración con científicos de Fermilab y de las universidades de California y de Oviedo, ha utilizado la técnica más sensible de todas.

El investigador Enrique Palencia, que se formó en el IFCA y pertenece actualmente a Fermilab, lo presentará oficialmente a la Comunidad de Física de Partículas la semana que viene en los Encuentros de Moriond (Italia). Mientras, el descubrimiento ha sido presentado hoy en Illinois por científicos de las colaboraciones internacionales CDF y Dzero. “La observación de cómo se produce el single-top quark es un hito importante para el programa del Tevatron”, dijo Dennis Kovar, director asociado de la Oficina de Ciencia para Física de Altas Energías del Departamento de Energía del Gobierno estadounidense, quien también definió el hallazgo como “un paso fundamental” en la búsqueda del bosón de Higgs.

Por su parte, el director del Fermilab, Pier Oddone, se mostró “emocionado de que CDF y DZero hayan alcanzado este objetivo”. Las dos colaboraciones han ofrecido tempranamente resultados previos en torno a la búsqueda del single-top. “Desde entonces, los investigadores han doblado la cantidad de datos analizados y han afinado las técnicas de selección y análisis, haciendo el descubrimiento posible. Según explicó Oddone, los avances realizados en este proceso abren la puerta a más resultados de gran calado respecto a los fenómenos físicos que van más allá del modelo estándar. La observación del top “soltero” permite la determinación de uno de los parámetros del modelo estándar, el acoplamiento entre el quark top y el quark b, que forma parte de la denominada matriz de Kobayashi y Maskawa, los últimos Premios Nobel de Física.

 

Grandes instalaciones
En estos momentos, el nuevo acelerador del CERN, el LHC, está siendo reparado para comenzar su funcionamiento en el otoño de este año 2009, mientras el Tevatron de Fermilab sigue cosechando triunfos y abriendo caminos de investigación básica, que el LHC analizará en profundidad en los próximos años. Los científicos del IFCA están trabajando en ambos aceleradores. El último hallazgo del “single-top” robustece sus técnicas de análisis, que actualmente se utilizan para el Tevatron y serán utilizadas, por ellos mismos, en el LHC.

En el caso de que el bosón de Higgs no existiera, el Tevatron tiene grandes probabilidades de demostrarlo, mientras que la  probabilidad de mostrar evidencia de su existencia es de, aproximadamente, un 10%. Para ello será necesario que el Tevatron continúe funcionando durante el año 2010, lo cual depende del presupuesto de investigación de Fermilab. En esta sana competencia por la búsqueda de la que se ha denominado como la “partícula de Dios”, el Tevatron tiene una experiencia acumulada de diez años de funcionamiento. Sin embargo, la estadística acumulada es insuficiente, mientras que el LHC, una vez que funcione a pleno rendimiento, será suficientemente sensible. Ambos aceleradores se complementan y contribuyen al estudio íntimo del comportamiento del Universo.

 

Instalaciones del Tevatron.

Sala de Control del CDF.

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