por Eduardo Martínez de la Fe
Científicos de Cambridge han comprobado una anomalía persistente en el
mundo de las partículas elementales más pequeñas: una fuerza natural totalmente
desconocida estaría esperando ser descubierta para explicar la gravedad
cuántica, el Big Bang y la materia oscura.
Científicos de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido han
descubierto nuevas evidencias de que aparentemente existe en la naturaleza una
fuerza totalmente desconocida hasta ahora.
Este descubrimiento es la profundización en otro anterior, que la
Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) anunció en marzo
pasado.
Según se explicó entonces, científicos del CERN habían descubierto un
comportamiento inesperado en una partícula cuántica llamada quark fondo,
también conocido como quark belleza, obtenida en el gran colisionador de
hadrones (LHC), el acelerador de partículas más grande del mundo.
Según el Modelo Estándar, los quarks de belleza deberían descomponerse
en cantidades iguales de electrones y muones (partículas pertenecientes a la
segunda generación de leptones), cuando son sometidos a un proceso de
desintegración.
Sin embargo, lo que descubrió el experimento LHCb es que ese proceso
produce más electrones que muones: la desintegración del muón solo se produce
en un 85% de la frecuencia con la que se desintegra el electrón. Solo hay una
posibilidad entre mil de que este resultado sea producto de una casualidad
estadística.
Para los científicos, eso significa que una partícula no descubierta
todavía, a la que han llamado leptoquark, influye en el proceso de
desintegración y propicia la producción de esos electrones adicionales, lo que,
de confirmarse, abriría una importante fisura en el Modelo Estándar de la
física de partículas.
Ahora, nuevas mediciones realizadas por físicos del Laboratorio
Cavendish de la Universidad de Cambridge han encontrado efectos similares, lo
que sugiere que realmente existe una fuerza oculta en la naturaleza, según se
explica en un comunicado.
El equipo de Cambridge examinó dos nuevas desintegraciones de quarks de
belleza de la misma familia que se utilizó en el resultado de marzo.
El equipo descubrió el mismo efecto, pero con una diferencia: las
desintegraciones de muones solo ocurrían alrededor del 70% de la frecuencia con
la que se desintegra el electrón.
Eso significa que, en esta investigación, hay un poco más de un 2% de
probabilidades de que el resultado se deba a una peculiaridad estadística de
los datos, y no a ninguna fuerza misteriosa.
Nuevo desafío al Modelo Estándar
El Modelo Estándar es el santo grial de la física de partículas, la rama
de la física que estudia los componentes elementales de la materia y sus
interacciones.
Es tan sólido que ha superado todas las pruebas experimentales a las que
ha sido sometido, pero no explica algo tan importante como la cuarta fuerza
fundamental, la gravedad.
Tampoco puede explicar cómo surgió la materia después del Big Bang, ni
describir la materia oscura, omnipresente a lo largo y ancho del universo.
Por este motivo, los físicos han estado buscando durante mucho tiempo
indicios de una física todavía ignota que debe existir más allá del Modelo
Estándar, y que explicara algunos de estos misterios, particularmente la
teórica gravedad cuántica, que casaría finalmente con las otras fuerzas
fundamentales y la relatividad general.
Una de las mejores formas de buscar nuevas partículas y fuerzas es
estudiar partículas conocidas como quarks de belleza: son primos exóticos de
los quarks up y down que forman el núcleo de cada átomo, explican los
investigadores de Cambridge.
Aunque los quarks de belleza no existen en grandes cantidades de forma natural,
el Gran Colisionador de Hadrones produce miles de millones de ellos cada año,
que son registrados por un detector especialmente diseñado llamado LHCb.
Dos experimentos consistentes
La forma en que decaen los quarks de belleza puede verse influenciada
por la existencia de fuerzas o partículas no descubiertas, y eso es lo que
seguramente está pasando, sugieren ambos experimentos, en claro desafío al Modelo Estándar.
“El hecho de que hayamos visto el mismo efecto que nuestros colegas en
marzo ciertamente aumenta las posibilidades de que realmente estemos al borde
de descubrir algo nuevo”, señala uno de los investigadores, Harry Cliff. Y
añade: «Es genial arrojar un poco más de luz sobre este rompecabezas».
Si bien ninguno de los dos resultados es concluyente todavía, ambos
añaden más evidencia de que en el universo hay nuevas fuerzas fundamentales
esperando ser descubiertas.
«La emoción en el Gran Colisionador de Hadrones está creciendo justo
cuando el detector LHCb mejorado está a punto de encenderse y se recopilan más
datos que proporcionarán las estadísticas necesarias para afirmar o refutar un
descubrimiento importante», concluye Val Gibson, del Laboratorio Cavendish,
comentando los nuevos resultados.
Referencia
Tests of lepton universality using B0→K0Sℓ+ℓ− and B+→K∗+ℓ+ℓ− decays. LHCb collaboration. or arXiv:2110.09501v2 [hep-ex]
(TENDENCIAS / 21-10-2021)
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