Confirmada a 4 sigma la asimetría CP en los mesones Bs neutros tras analizar 9 /fb de colisiones en DZero del Tevatrón en el Fermilab

El modelo estándar de las partículas elementales predice un valor de −0,028 ± 0,005 pero el experimento DZero del Tevatrón en el Fermilab ha obtenido un valor de −0,787 ± 0,172 (stat) ± 0,093 (syst), que difieren en 3,9 σ (desviaciones estándares), es decir, con una confianza estadística del 99,99%. Casi un descubrimiento definitivo (que requiere 5  σ), este resultado indica que la violación de la simetría CP en la física de los mesones Bs neutros, formados por un par quark-antiquark de tipo bottom (b) y extraño (s), es mucho mayor de lo predicho por el modelo estándar. Aún no se conoce el origen de esta asimetría CP y por qué solo parece actuar sobre los mesones Bs, pero dicha fuente podría ser la responsable de la asimetría entre materia y antimateria en el universo temprano. En1964, los físicos Christenson, Cronin, Fitch, y Turlay descubrieron una asimetría CP similar en los mesones K neutros, compuestos de un par quark-antiquark strange (s) y down (d), pero dicha asimetría es más débil de lo necesario para explicar la asimetría observada en el universo entre materia y antimateria, lo que sugiere que debe haber otras asimetrías CP adicionales y la nueva asimetría en mesones Bs podría ser la respuesta. Os recuerdo que la asimetría CP indica que el mesón Bs formado por un quark b y un antiquark s se desintegra de forma diferente al formado por un quark s y un antiquark b. Los dos experimentos del Tevatrón, CDF y DZero, han observado esta anomalía. Seguramente durante este verano se publicarán resultados sobre ella en los experimentos del LHC del CERN, en concreto ATLAS, CMS y sobre todo LHCb; para finales de este año sabremos de forma definitiva si esta anomalía existe. Muchos creen que el primer gran resultado científico del LHC del CERN será la confirmación de esta anomalía y de que tiene la magnitud suficiente para explicar la asimetría entre materia y antimateria en el universo. Los interesados en detalles técnicos pueden consultar el artículo técnico DZero Collaboration, “Measurement of the anomalous like-sign dimuon charge asymmetry with 9 fb^-1 of p pbar collisions,” ArXiv, 30 Jun 2011 [todas las figuras del estudio]. También recomiendo consultar la charla de Bruce Hoeneisen, “Measurement of the anomalous like-sign dimuon charge asymmetry with 9 /fb of p-pbar collisions,” Fermilab Wine & Cheese, 30 June 2011.

Figura de Tommaso Dorigo en http://tinyurl.com/5s6ycwt .

El descubrimiento de DZero se ha basado en estudiar los mesones Bs que decaen en pares de muones (espectro dimuónico). La figura de arriba muestra dos maneras en las que un mesón Bs puede decaer de esta forma. En el espectro de dimuones se esperaría observar un pico alrededor de 5,3 GeV (la masa del mesón Bs) pero lo que se observa es un valor plano, sin pico, lo que indica que en la desintegración de estos mesones debe aparecer alguna partícula que no es detectada que se lleva parte de la energía de la desintegración y aplana el espectro (esta partícula, sea X, debería ir acompañada de algún neutrino, que tampoco sería detectado). ¿Qué puede ser esa partícula X desconocida? No se sabe aunque hay varias posibilidades, una de ellas es que se trate de una partícula supersimétrica. Sólo la confirmación y el análisis detallado por parte del experimento LHCb de esta anomalía podría determinar la respuesta correcta. Hay que recordar que en las colisiones protón-protón del LHC se produce un bosón Bs que decae en dos muones más o menos una vez cada tres mil millones de colisiones.

Más información en Jester, “D0: 4 sigma like-sign dimuon anomaly!,” Résonaances, 1 July 2011; Lubos Motl, “D0: a 4-sigma evidence for new CP violation in like-sign dimuons,” The Resonance Frame, 30 June 2011; Don Lincoln, “New Tevatron collider result may help explain the matter-antimatter asymmetry in the universe,” Symmetry Breaking, June 30, 2011; y en otros foros.

Un nuevo mecanismo por el que los aviones influyen en las nubes y producen nevadas

Las estelas blancas de condensación producidas por los aviones (contrails) influyen en la formación de nubes. Investigadores de EE.UU. han descubierto que los aviones, cuando atraviesan nubes con agua superenfriada (en estado líquido por debajo del punto de congelación) producen agujeros donde se forman cristales de hielo que crecen y pueden dar a lugar a nubes productoras de nieve. Heymsfield et al. publican en Science sus resultados obtenidos gracias al análisis de imágenes de satélites y a simulaciones numéricas por ordenador. Cuando un avión atraviesa la cobertura nubosa, las partículas de hielo crecen absorbiendo calor latente y debido a la convección producen un agujero como el mostrado encima de la Antártida en la figura de arriba (estos agujeros han sido observados en múltiples ocasiones desde hace unos 50 años). También se puede dar el fenómeno contrario, la siembra de nubes accidental en un cielo despejado. Heymsfield et al. detallan en su artículo mecanismos plausibles para la formación, desarrollo y duración de estos fenómenos, gracias a comparar datos experimentales con resultados de simulaciones por ordenador. Según este trabajo, el efecto climático (o global) de este fenómeno es despreciable, aunque puede ser importante a nivel local, cerca de los aeropuertos más importantes, donde se puede inducir un incremento en las nevadas. El artículo técnico es Andrew J. Heymsfield et al., “Formation and Spread of Aircraft-Induced Holes in Clouds,” Science 333: 77-81, 1 July 2011. Más información en español en “El paso de los aviones por nubes muy frías favorece que nieve,” SINC, 30 junio 2011.

Esta figura muestra los resultados de las simulaciones por ordenador para la aparición y crecimiento de agujeros en las nubes (izquierda) y para la siembra de nubes (derecha). Estas simulaciones se basan en un proceso llamado Bergeron-Findeisen (B-F): si se introduce hielo en una nube superenfriada, las gotas del líquido estarán subsaturadas con respecto al hielo, por lo que el líquido se evaporará, condensará y enfriará formando pequeños cristales de hielo que se pondrán a crecer. Este proceso es la razón por la que se forman nubes que convierten gotas superenfriadas en nieve. En estas figuras el rectángulo gris tiene aristas de 14,5 km y 7,5 km.

Qué hace una revista internacional cuando todo apunta a que un artículo que ha publicado es erróneo

La prestigiosa revista Science publicó el 23 de octubre de 2009 un artículo de Lombardi et al. [1] que demostraba que un retrovirus llamado XMRV estaba presente en la sangre del 67% de los pacientes con síndrome de fatiga crónica (SFC), en comparación con el 3,7% de los controles sanos. Más de 10 artículos realizados por otros investigadores han puesto en duda este resultado (no han detectado XMRV en los pacientes de SFC). Science reconoce su error publicando hoy dos nuevos artículos [2, 3]que apuntan a que la aparición de XMRV en pacientes con SFC se debió a una contaminación con el virus en el laboratorio y/o en los reactivos utilizados por Lombardi et al. El editor de Science se limita a publicar un editorial expresando su preocupación y recuerda que los los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de EE.UU. están financiando estudios adicionales diseñados para confirmar o desmentir la asociación entre el XMRV y el SFC. Science tomará las medidas oportunas (no indica cuáles, quizás se incluya entre ellas la retracción del artículo) cuando los resultados de estos estudios se publiquen. Habrá que estar al tanto.

Este caso nos recuerda de nuevo que no podemos confiar en todo lo que se publica en revistas de gran prestigio como Science o Nature. El escepticismo es la madre la ciencia.

[1] Vincent C. Lombardi et al., “Detection of an Infectious Retrovirus, XMRV, in Blood Cells of Patients with Chronic Fatigue Syndrome,” Science 326: 585-589, 23 October 2009.

[2] Konstance Knox et al., “No Evidence of Murine-Like Gammaretroviruses in CFS Patients Previously Identified as XMRV-Infected,” Science 333: 94-97, 1 July 2011.

[3] Tobias Paprotka et al., “Recombinant Origin of the Retrovirus XMRV,” Science 333: 97-101, 1 July 2011.