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Los físicos descomponen por primera vez una desintegración rara en sus componentes, como una partitura musical en notas.
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Cuando una partícula se desintegra, no desaparece simplemente: se convierte en un conjunto de otras partículas, y cada transformación tiene su propio guion. Los físicos de la colaboración BESIII han desglosado por primera vez, paso a paso, la rara desintegración del mesón D0: se convierte en dos kaones y dos piones. Es como si un mago desmontara su truco en movimientos individuales de las manos para entender en qué momento aparece el conejo.
El mesón D0 es una partícula compuesta por un quark encanto y un antiquark arriba. Vive menos de una milmillonésima de segundo.
La vía de desintegración más frecuente resultó ser esta: primero el D0 se convierte en un par de partículas de vida corta K*(892), que se denominan resonancias porque viven aún menos y se descomponen inmediatamente en un kaón y un pión. Los físicos midieron que esta vía representa aproximadamente el 0.279% de todas las desintegraciones del D0. Pero el hallazgo principal es cómo se comportan exactamente estas K*(892). Resultó que su rotación interna (espín) se combina con mayor frecuencia como si dos peonzas giraran en el mismo plano, pero en direcciones opuestas. Esto se denomina estado de onda S y domina.
La polarización aquí no se refiere a la luz de las gafas, sino a la dirección de rotación de las partículas. La fracción de polarización longitudinal de 0.468 significa que en casi la mitad de los casos las peonzas giran a lo largo de la línea de vuelo.
Estos desgloses ayudan a verificar los cálculos del modelo estándar, la teoría que describe todas las partículas conocidas y sus interacciones. Si las mediciones no coincidieran con las predicciones, sería una señal de que en la desintegración participa algo nuevo, como una partícula desconocida. Por ahora todo coincide, y es una buena noticia: comprendemos cada vez con más precisión cómo está constituido el micromundo.
An amplitude analysis of the singly Cabibbo-suppressed decay $$D^0 \to K^+ K^- \pi^0 \pi^0$$ is performed, for the first time, to determine the relative magnitudes and phases of different intermediate processes. The analysis uses $$e^+e^-$$ collision data collected with the BESIII detector at the center-of-mass energy 3.773~GeV corresponding to an integrated luminosity of 20.3 $$\rm fb^{-1}$$. The absolute branching fraction of $$D^0 \to K^+ K^- \pi^0 \pi^0$$ is measured to be \BF. The dominant intermediate process is $$D^0 \to K^{*}(892)^+K^{*}(892)^-$$, with a branching fraction of $$(2.79 \pm 0.13_{\rm{stat.}} \pm 0.11_{\rm{syst.}}) \times 10^{-3}$$. Amplitude analysis reveals that the $$D^0 \to K^{*}(892)^+K^{*}(892)^-$$ decay is S-wave dominant. The longitudinal polarization fraction of $$D^0 \to K^{*}(892)^+ K^{*}(892)^-$$ is measured to be $$0.468\pm0.046_{\rm{stat.}}\pm0.011_{\rm{syst.}}$$.
La partícula D0 fue descubierta en 1976, y desde entonces sus desintegraciones se estudian para buscar diferencias entre la materia y la antimateria.
