Una nueva fuerza hallada en el CERN
El Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN, el laboratorio de altas energías más grande del mundo), acaba de sacar a la luz un estudio que extrae la conclusión más importante para la física desde el descubrimiento del bosón de Higgs.
Después de una década de investigación recogiendo datos de desintegraciones de partículas, un grupo de investigadores ha descubierto una anomalía que no se puede explicar con la vigente teoría del Modelo Estándar. Esto significa que hay nueva física detrás del descubrimiento en cuestión y, tal vez, nuevos campos de investigación acerca del mismo.
(Detector de partículas ATLAS, en el CERN)
El experimento se realizó en el Gran Colisionador de Hadrones (LHCb). En esta gigantesca máquina (un túnel anular de 27 km de longitud), se aceleran dos haces de partículas cargadas -normalmente protones- en sentidos opuestos hasta alcanzar velocidades próximas a la de la luz. Luego se hacen chocar entre sí para estudiar los fragmentos que salen en detectores apropiados (ATLAS, CMS, y otros cinco más).
El experimento en cuestión es de tipo estadístico, pues ha medido la probabilidad de que un determinado tipo de partícula llamada quark fondo ("bottom" en inglés o también "quark belleza"), se desintegre en electrones o muones (el muón es un leptón como el electrón pero 200 veces más pesado que aquel). El Modelo Estándar predice un 50% de probabilidad de que la desintegración se produzca por una de las dos vías anteriormente descritas, pero el experimento contradice esta hipótesis. Los investigadores han observado que el quark bottom prefiere desintegrarse en electrones... y esto solo puede deberse a que exista una nueva fuerza en la naturaleza que medie en dicha desintegración. Generalmente, en física de partículas, a esa fuerza mediadora le corresponde una partícula fundamental que transporte la interacción, tal como hacen los fotones de luz que son los mediadores de la interacción electromagnética.
Para afianzar una conclusión tan novedosa, los responsables calcularon que su error de apreciación era tan pequeño como una parte sobre mil. Otra forma de ver este hecho es que la desviación estándar que han obtenido es de 3,1 sigmas, lo que significa que la observación no es accidental ni casual.
(Partículas fundamentales de tipo fermiónico)
Una física gallega participante en el experimento, Paula Álvarez Cartelle, lo explica así en la revista científica The Conversation:
"Es de esperar que los quarks de belleza se descompongan en muones con tanta frecuencia como lo hacen en electrones. La única forma en que estas desintegraciones podrían ocurrir a diferentes velocidades es si algunas partículas nunca antes vistas estuvieran involucradas en la desintegración e inclinaran la balanza contra los muones.
Si bien el resultado de 2014 fue intrigante, no fue lo suficientemente preciso como para sacar una conclusión firme. Desde entonces, han aparecido otras anomalías en procesos relacionados. Todos ellos han sido individualmente demasiado sutiles para que los investigadores estén seguros de que eran signos genuinos de la nueva física, pero, de manera tentadora, todos parecían apuntar en una dirección similar."
Mitesh Patel, otro físico de partículas responsable del experimento, describió la emoción que sintió cuando llegó el momento de ver el resultado:
"Cuando apareció el resultado en la pantalla, la anomalía todavía estaba allí: alrededor de 85 desintegraciones de muones por cada 100 desintegraciones de electrones, pero con una incertidumbre menor que antes. Yo estaba temblando. Me di cuenta de que probablemente esto era lo más emocionante que había hecho en mis 20 años en física de partículas".
(Esquema de desintegración del quark bottom)