Realizan mediciones más precisas del bosón W

El bosón W y su lugar en el modelo estandar. Este modelo abarca tres de las cuatro fuerzas de la naturaleza (no está integrada la gravedad): electromagnetisnmo, interacción (o fuerza nuclear) débil e interacción (o fuerza nuclear) fuerte. El bosón es la mediadora de la interacción débil. Crédito: Wikipedia.

"El bosón W es uno de los pocos bloques de construcción principales de la materia", dice Dmitri Denisov. "Es un miembro de una familia de partículas que es el más fundamental en la naturaleza. El bosón W es responsable de las interacciones débiles, que regulan algunos de los procesos más importantes en la naturaleza."

Denisov es un científico en el Fermilab en Batavia, Illinois y es uno de los alrededor de 500 físicos de 19 países que han estado colaborando en el esfuerzo para aumentar la precisión en la medición de la ancho de los bosones W. Su grupo es conocido como la Colaboración D0. Algunos de los resultados de esa colaboración están disponibles en Physical Review Letters: "La medición directa de la anchura bosón W".

"Los físicos de partículas están trabajando intensamente para mejorar el conocimiento de las partículas fundamentales de la naturaleza. Se busca medir con precisión todas estas partículas, desde que sus propiedades son importantes para comprender el mundo que nos rodea y para los cálculos utilizados en la elaboración y ensayo de nuevas teorías", explica Denisov. "Y el bosón W es una de las que vale la pena mirar, por su papel en las interacciones débiles. Se deseaba medir el ancho, ya que está directamente relacionado con su tiempo de vida."

Denisov señala que la vida del bosón W se conecta con la forma en que decae (o se descompone). Y el bosón W también influye en la manera en que decae el núcleo del átomo. "El bosón W es especialmente conocido por su papel en la desintegración nuclear", dice. Por ejemplo es el responsable de la emisión de electrones nucleares, conocida como desintegración beta, emisión beta o decaimiento beta (las otras dos son las partículas alfa y los rayos gamma). Y continúa "La moderna teoría predice cómo diferentes bosones W se desintegran, pero también pueden ser modos que no conocemos, y el ancho del bosón W se vería influenciado por estos modos. Así que con estas mediciones más precisas de los bosones W, podemos empezar a buscar cosas que no sabemos todavía". Con el fin de producir estas nuevas mediciones, que tienen la más alta precisión hasta la fecha, la Colaboración D0 utiliza el Tevatron del Fermilab. Se reunieron datos de una forma específica del decaimiento, y se midió el espectro de energía que resultó de los electrones. "El espectro de energía de electrones es más amplio si la vida es más corta," dijo Denisov. Los científicos produjeron y luego registraron una muestra de alrededor de medio millón de bosones W.

"El proceso completo de análisis tomó cerca de tres años", explica Denisov. "Hemos tenido que recoger los datos del Tevatron, y luego analizarlos. Los científicos trabajaron en el desarrollo de simulaciones de Monte Carlo para describir el funcionamiento del detector. Como resultado, hemos sido capaces de llegar a una medida muy precisa del ancho y el tiempo de vida de los bosones W, que pueden ser utilizados para desarrollar las teorías de la física y para disponer de mayor precisión en la descripción de la naturaleza".

En el futuro, Denisov espera que la Colaboración D0 seguirá trabajando para mejorar la precisión de sus mediciones. "Tenemos un buen conjunto de datos, y estamos recopilando más y más datos, literalmente, mientras hablamos. En este punto, nuestras mediciones no muestran nuevas partículas que afecten a la vida del bosón W. Sin embargo, a medida que siga mejorando la exactitud de nuestras mediciones, es posible que podamos ver una desviación. En aproximadamente un año, estamos esperando que podamos reducir la incertidumbre actual sustancialmente".

"Este trabajo", continúa Denisov, "es muy importante para la física básica. Muy pocas personas ponen años de su vida en esta medición, para obtener una mejor comprensión de las fuerzas que gobiernan la naturaleza".

Más información: D0 Collaboration, "La medición directa de la anchura bosón W," Physical Review Letters (2009). Disponible en línea:

Fuente:
• More precise measurements of the W boson

Más información en:
• Direct measurement of the W boson width.D0 Collaboration, V. Abazov, et al