La colaboración internacional LHCb, donde participan investigadores españoles de las Universidades de Barcelona, Santiago de Compostela y Ramón Llull, presentó esta semana en París resultados que muestran los primeros indicios de asimetría materia-antimateria, lo que los científicos denominan ‘violación de carga-paridad’ o ‘violación CP’, en la producción de partículas llamadas mesones D⁰ y sus antipartículas. La diferente tasa de desintegración medida entre ambas para una desintegración concreta podría significar la primera divergencia en la descripción de las propiedades de violación de CP en la teoría actual, el denominado Modelo Estándar. Ello daría la primera pista hacia la resolución del enigma materia-antimateria, que consiste en que el modelo estándar no puede explicar por qué el Universo que conocemos está hecho sólo de materia, cuando en el Big Bang se produjeron iguales cantidades de materia y antimateria.

Los mesones D⁰ son partículas compuestas por un quark encanto (c, del inglés charm) más un antiquark arriba (u, del inglés up), y de sus antipartículas, compuestas de un antiquark encanto más un quark arriba (u). Según explica la colaboración internacional, el modelo estándar predice que la violación de CP en los quarks encanto ha de ser muy pequeña. Sin embargo, al observar sus tasas de desintegración en otras partículas los científicos de LHCb han obtenido resultados sorprendentes.

El estudio de la física de quark encanto no estaba en los planes iniciales de LHCb, un experimento diseñado para estudiar la física del quark b, uno de los más pesados del modelo estándar. Pero hace un año, la colaboración decidió ampliar el rango de procesos físicos a analizar para incluir, entre otros estudios, el de la física del quark encanto.

El nuevo sistema de adquisición y filtrado de datos de LHCb permite seleccionar gran cantidad de procesos de desintegración de mesones D⁰. Otros experimentos anteriores habían realizado la misma medida pero es la primera vez que se consigue con alta precisión, gracias a la gran cantidad de datos obtenida por LHCb. Según los investigadores de la colaboración, el resultado presentado en la conferencia de HCP2011 de París tiene un nivel de confianza de 3,5 desviaciones estándar, es decir, la probabilidad de que se trate de una fluctuación estadística y no de un efecto real de violación CP es menor al 0.1%.

"Hemos observado los modos de desintegración del mesón D⁰", explica el portavoz de LHCb, Pierluigi Campana. "En particular, hemos estudiado y comparado las tasas de decaimiento de D⁰ y su antipartícula. De acuerdo con el modelo estándar, deberíamos haber medido un valor muy pequeño de un parámetro conocido como Delta A_CP que se calcula con estas tasas de desintegración y se relaciona con las propiedades de la materia y la antimateria. Hemos encontrado que el valor de Delta A_CP es de alrededor de 0,8% en lugar del pronosticado de 1‰ (o menos). A pesar de que hacer una evaluación precisa de los procesos en los que está involucrado el quark encanto es difícil, el parámetro Delta A_CP parece ser mucho mayor de lo esperado”, resume.

Mientras los físicos teóricos ya han comenzado a investigar el resultado inesperado para revisar posibles explicaciones o buscar nuevas causas, los físicos experimentales del LHCb tratan de llevar su análisis aún más lejos. "Hasta ahora hemos analizado sólo un 60% de los datos disponibles en 2011", dice Pierluigi Campana. "Tenemos la intención no sólo de completar el análisis, sino también de llevar a cabo controles independientes utilizando diferentes enfoques y estrategias".

La colaboración LHCb y los teóricos celebraron una reunión conjunta en el CERN el 10 y 11 de noviembre para discutir el posible impacto de los resultados de LHCb en las teorías actuales. La utilización de más datos  en la medida existente de LHCb y las nuevas medidas independientes previstas por la colaboración contribuirán a aclarar la situación. Los nuevos resultados deberían estar disponibles a principios de 2012