Estudio del decaimiento del protón en el experimento Dune

Abstract

Actualmente se esta ́ trabajando en lo que será a futuro el proyecto en física experimental de Neutrinos DUNE. El experimento DUNE busca responder algunas de las preguntas más inquietantes en el mundo de la física de partículas entre las cuales se encuentra determinar con mayor precisión la masa del neutrino, la violación a la invarianza de la carga-paridad (“CP-Violation”) y estudiar los neutrinos provenientes de supernovas entre otros. Dentro de la colaboración que esta ́ trabajando en el experimento1 se encuentra el “Nucleon Decay Group” (NDK) que tiene como objetivo principal el evaluar y demostrar la sensitividad experimental de varios modos de descomposición de nucleones y otros procesos donde no se conserva el número bariónico. Dentro de estos procesos no conservadores esta ́ el decaimiento espontáneo del protón o “protón decay”, este proceso es importante porque es una de las predicciones de múltiples teorías de gran unificación (GUTs), que estudian la posibilidad de unificar 3 de las fuerzas fundamentales (Débil, fuerte y electromagnética) en una sola teoría. Un ejemplo de estas teorías es el modelo Georgi-Glashow, que fue uno de los primeros modelos consistentes en sugerir la descomposición del protón y postuló que la vida media del protón sería al menos de 1031 años. El estudio se centro ́ en simulaciones en Monte-Carlo para el canal p → ν ̄K+ (donde K+ → μ+νμ) en el experimento DUNE, para el cual se calculo ́ preliminarmente la eficiencia y sensitividad de la reconstrucción y adicionalmente se estudiaron los canales p → e+ Ks0 y p → μ+ Ks0 para los cuales se estudió su topología particular para obtener la reconstrucción de momento y masa invariante para el protón, Ks0 , los piones π+ y π−, producto del decaimiento Ks0 → π+ π−, y del leptón proveniente del Protón.