p A colaboração do Beijing Spectrometer III (BESIII), uma grande equipe de pesquisadores de universidades em todo o mundo conduzindo estudos de física de partículas relatou recentemente a primeira observação do decaimento leptônico D + → τ + ντ. Esta observação, apresentado em um artigo publicado em Cartas de revisão física , abre a possibilidade de testes adicionais de universalidade mu / tau em decaimentos D. p Antes deste estudo, houve apenas um resultado experimental relacionado ao mesmo decaimento leptônico, reunido por outro grupo de pesquisadores conhecido como a colaboração CLEO. A colaboração CLEO, Contudo, não observou um sinal para D + → τ + ντ e foi apenas capaz de definir um limite superior, que foi apenas 20 por cento maior do que a previsão do modelo padrão para a taxa de declínio. Em seu estudo recente, a colaboração do BESIII se propôs a investigar esta decadência mais a fundo, na esperança de que sua grande amostra de dados possibilitasse novas descobertas.

p "Reconhecemos que um resultado nulo seria tão (ou mais) empolgante, porque pode revelar uma nova física além do modelo padrão, "Dr. Hailong Ma, co-organizador do grupo de charme BESIII, disse Phys.org. "Houve grandes desafios, Contudo, e mesmo com ~ 3,6 vezes a amostra de dados do CLEO, sabíamos que precisaríamos de melhor compreensão dos processos de fundo e controle da sistemática experimental. "

p Aniquilações elétron-pósitron no colisor elétron-pósitron BEPCII usado por Ma e seus colegas na ressonância de energia psi (3770) produzem amostras primitivas de eventos, cada um com apenas um único D + e um único D- méson. Os pesquisadores selecionaram eventos nos quais o D- foi totalmente reconstruído e testaram se o resto dos eventos era consistente com D + → τ + ντ, que contribui com apenas uma partícula carregada.

p "Mesmo por este sinal simples no ambiente BESIII limpo, existem processos de fundo de alta taxa que podem inundar o sinal, "Dr. Hajime Muramatsu, um pesquisador da Universidade de Minnesota que liderou o estudo, disse Phys.org. "Suprimindo os dois maiores deles, D + -> pi + pi0 e D + -> pi + K_L, foi nossa maior preocupação ao projetar nossa medição. Esses processos podem ser confundidos com o nosso sinal quando são reconstruídos de forma incompleta ou incorreta e, para nossa análise, criamos duas novas ferramentas para supressão de fundo. "

p Uma das duas ferramentas para supressão de fundo concebida pela colaboração BESIII envolve a eliminação de eventos em que o momento em falta aponta para fora do detector ativo, a fim de evitar confundir partículas em fuga com neutrinos indetectáveis. O momento ausente é calculado a partir das propriedades do elétron e pósitron aniquiladores, bem como as partículas de estado final detectadas.

p A segunda ferramenta idealizada pelos pesquisadores, por outro lado, funciona rejeitando eventos de fundo com base nos depósitos de energia adicional que eles podem produzir no calorímetro eletromagnético de seu detector. Este requisito específico aceita eventos de sinal de forma eficiente, para os quais as únicas partículas extras são neutrinos que penetram no detector sem deixar vestígios.

p A observação da colaboração BESIII do decaimento leptônico D + → τ + ντ preenche uma lacuna importante no modelo padrão da física de partículas, possibilitando novos testes do modelo. Uma característica fundamental do modelo padrão é a 'universalidade do leptão, "que determina que o elétron, muon e tau se comportam quase de forma idêntica em todas as interações.

p "Medidas recentes de decaimentos de mésons B sugerem uma possível violação da universalidade do leptão, tornando ainda mais interessante realizar testes nos mesons de charme D e Ds, "Prof. Ron Poling, um pesquisador da Universidade de Minnesota envolvido no estudo, disse Phys.org. "Existem muitos resultados em Ds + -> tau + nu que estão um pouco dispersos, mas amplamente consistentes com a previsão do modelo padrão. Porque D + -> tau + nu nunca tinha sido visto antes, nosso estudo fornece a primeira oportunidade de testar a universalidade mu / tau em decaimentos D. "

p O estudo recente da colaboração BESIII demonstra que a taxa de decaimento leptônico D + → τ + ντ está em conformidade com as expectativas teóricas dentro da incerteza experimental, reforçando assim a confiança no modelo padrão. A primeira medição de D + → τ + ντ eles coletaram, com base em dados de aniquilação ~ 3 / fb e + e-, é estatisticamente limitado (ou seja, com uma incerteza estatística relativa de 20 por cento na taxa de decaimento e teste de universalidade leptônica). No futuro, conjuntos de dados maiores e estatísticas adicionais podem abrir caminho para medições mais específicas.

p "BEPCII e BESIII estão planejando obter mais dados em um futuro próximo e atualizar os recursos do acelerador e do detector, "Prof. Changzheng Yuan, Porta-voz do BESIII, disse Phys.org. "Propusemos coletar dados de 20 / fb de psi (3770) no futuro, reduzindo o erro estatístico relativo para D + -> medição tau + nu para menos de 8 por cento. BESIII também usará este e grandes amostras de dados em outras energias para refinar nossa compreensão de decaimentos semelhantes de mésons Ds e para estender muitas outras investigações de mésons encantados, bárions encantados e outros estados. " p © 2019 Science X Network