La violación de la simetría CP - resuelta

El Premio Nobel de Física de 2008 para Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa por el descubrimiento de la conexión entre violación de la simetría CP y la masa en reposo de los quarks más ligeros nos dejó cierto mal sabor de boca.

¿Por qué la asimetría CP es más pequeña de lo necesario?

Aparentemente el Modelo Estándar no nos daba la respuesta, aunque ahora Gary Gibbons y sus colaboradores de la Universidad de Cambridge han logrado obtener la respuesta.

Es tan pequeña porque las masas de los quarks son pequeñas.

¿Por qué las masas de los quarks más ligeros son tan pequeñas?

Nadie lo sabe.

Unos misterios se aclaran, otros siguen esperando respuesta.

Nos lo cuenta Philip Ball,

“Quark statistics shed light on Universe’s symmetry. CP violation comes into focus,”

Nature, 458: 559, 2 April 2009 , haciéndose eco del artículo de Gary W. Gibbons, Steffen Gielen, C. N. Pope, and Neil Turok,

“Naturalness of CP Violation in the Standard Model,

” Phys. Rev. Lett. 102: 121802, 2009 .

La mayoría de las colisiones entre partículas no se ven alteradas si las miramos en un espejo cuando además sustituimos las partículas por antipartículas.

Sin embargo, ciertas colisiones que se rigen por la

fuerza electrodébil violan dicha simetría, llamada CP (carga-paridad).

Esta violación se observó por

primera vez en kaones en 1964 (el kaón en El Tamiz).

Cierto parámetro asociado a dicha violación, llamado J por Cecilia Jarlskog, es mucho más pequeño de lo que los modelos teóricos esperaban.

¿Por qué?

Era un misterio, el misterio de la pequeñez de la violación CP, cuyo secreto ahora ha sido desvelado.

Gibbons y sus colaboradores han estudiado estadísticamente el espacio de todas las matrices Cabibbo-Kobayashi-Maskawa posibles en el Modelo Estándar que son compatibles con la distribución observada experimentalmente de masas de los quarks.

Sorprendentemente el parámetro J para dichas matrices tiene

como valor de máxima verosimilitud el valor observado experimentalmente .

¿Para qué sirve este trabajo?

Resolver un misterio siempre es importante.

El nuevo cálculo permite estimar límites inferiores para la masa que podrían tener quarks de una posible cuarta generación que sean compatibles con el valor observado del parámetro J y por tanto “estimar” las posibilidades de que el LHC del CERN encuentre esa posible cuarta generación de la materia.

¿Todo resuelto?

Ni mucho menos.

La mayoría de los investigadores pensaba que el valor de J tenía un valor ajustado de forma precisa para ser compatible con las masas de los quarks más ligeros.

Ahora resulta que son las masas de éstos las que determinan J.

En cualquier sigue abierto el problema de la jerarquía de masas:

¿por qué los 6 quarks de las 3 generaciones tienen las masas que tienen?