Físicos de Fermilab, colisionador europeo, encuentran que las partículas más diminutas están desafiando las reglas de la física
Extrañas partículas subatómicas llamadas muones actúan de manera más extraña de lo que predice el Modelo Estándar. Lo que significa que la forma básica en que los físicos piensan que funciona el universo podría estar equivocada.
Los resultados preliminares de experimentos de larga duración en Fermilab y en Europa sugieren que la forma básica en que los físicos creen que funciona el universo podría ser incorrecta.
Pequeñas partículas llamadas muones no están haciendo lo que predice el Modelo Estándar, el libro de reglas que los físicos usan para describir y comprender cómo funciona el universo a nivel subatómico.
Y eso tiene a los expertos en física de partículas desconcertados y emocionados.
Creemos que podríamos estar nadando en un mar de partículas de fondo todo el tiempo que simplemente no han sido descubiertas directamente, dijo el codirector científico del experimento Fermilab, Chris Polly.
Podría haber monstruos que aún no hemos imaginado que están emergiendo del vacío interactuando con nuestros muones, dijo Polly. Y esto nos da una ventana para verlos.
El modelo estándar se desarrolló hace unos 50 años. Los experimentos han afirmado repetidamente que sus descripciones de las partículas y las fuerzas que componen y gobiernan el universo fueron bastante acertadas.
Hasta ahora.
El Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi del Departamento de Energía de EE. UU., Conocido como Fermilab, anunció el miércoles los resultados de 8.200 millones de carreras a lo largo de una pista en Batavia que tienen a los físicos en movimiento: el campo magnético alrededor de un muón, una partícula subatómica extraña y fugaz, no es lo que El modelo estándar dice que debería serlo.
Esto sigue los resultados del mes pasado del Gran Colisionador de Hadrones en Ginebra, Suiza, operado por CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, que encontró una proporción sorprendente de partículas subatómicas después de colisiones de alta velocidad.
El físico teórico Matthew McCullough del CERN dijo que desenredar los misterios podría llevarnos más allá de nuestra comprensión actual de la naturaleza.
El objetivo de los experimentos, como lo explica el físico teórico de la Universidad Johns Hopkins, David Kaplan, es separar las partículas y descubrir si ocurre algo gracioso tanto con las partículas como con el espacio aparentemente vacío entre ellas.
Los secretos no solo viven en la materia, dijo Kaplan. Viven en algo que parece llenar todo el espacio y el tiempo. Estos son campos cuánticos. Estamos poniendo energía en el vacío y viendo qué sale.
Ambos conjuntos de resultados involucran al muón; considérelo como el primo más pesado del electrón que orbita el centro de un átomo.
A diferencia del electrón, el muón no forma parte del átomo. Y por lo general existe solo durante dos microsegundos, menos tiempo del que se necesita para decir su nombre.
Después de que fuera descubierto en rayos cósmicos en 1936, confundió tanto a los científicos que el físico estadounidense Isidor Isaac Rabi preguntó: ¿Quién ordenó eso?
Desde el principio, hizo que los físicos se rascaran la cabeza, dijo Graziano Venanzoni, físico experimental en un laboratorio nacional italiano.
Venanzoni es uno de los principales científicos del experimento Fermilab, llamado Muon g-2, que envía muones alrededor de una pista magnetizada de 50 pies en el condado de Kane que mantiene las partículas en existencia el tiempo suficiente para que los investigadores puedan observarlas más de cerca.
Los resultados preliminares sugieren que el giro magnético de los muones está un 0,1% menos de lo que predice el Modelo Estándar. Eso es enorme, más que suficiente para cambiar la comprensión actual.
Los investigadores necesitan uno o dos años más para terminar de analizar los resultados. Si se mantienen, contará como un descubrimiento importante, dijo Venanzoni.
Por separado, en el CERN, hogar del destructor de átomos más grande del mundo (tomó ese título de Fermilab), los físicos han estado chocando protones entre sí para ver qué sucede. Uno de los experimentos mide lo que sucede cuando chocan partículas llamadas quarks de fondo o belleza.
El Modelo Estándar predice que estos choques de quarks de belleza deberían resultar en un número igual de electrones y muones, como lanzar una moneda 1000 veces y obtener un número similar de caras y cruces, dijo Chris Parkes, el jefe del experimento de quarks de belleza.
Pero eso no es lo que pasó.
Los investigadores estudiaron detenidamente los datos de varios años y algunos miles de choques y encontraron una diferencia del 15%, con significativamente más electrones que muones, dijo el investigador Sheldon Stone de la Universidad de Syracuse.
Ninguno de los experimentos es un descubrimiento oficial todavía. Todavía existe una pequeña posibilidad de que los resultados sean caprichos estadísticos. Ejecutar los experimentos más veces podría, en uno o dos años, alcanzar los requisitos estadísticos increíblemente estrictos para que la física lo considere un descubrimiento.
Si los resultados se mantienen, cambiarían cualquier otro cálculo realizado en física de partículas, dijo Kaplan.
Quizás, dijo, hay alguna partícula no descubierta, o fuerza, que explica ambos resultados extraños.
O estos podrían ser errores. En 2011, un extraño hallazgo de que una partícula llamada neutrino parecía viajar más rápido que la luz amenazó al modelo. Resultó ser el resultado de una conexión eléctrica floja en el experimento.
Esta vez, Stone dijo: Verificamos todas nuestras conexiones de cable y hemos hecho todo lo posible para verificar nuestros datos. Estamos un poco confiados. Pero nunca se sabe.
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