Científicos dicen tener "pruebas contundentes" de una nueva fuerza en la naturaleza

Un equipo de investigadores ha analizado el movimiento de los muones, partículas subatómicas similares a los electrones pero 200 veces más masivas, y se han dado cuenta de que su inusual comportamiento podría deberse a la existencia de una fuerza desconocida hasta el momento. De confirmarse, este hallazgo marcaría el inicio de toda una revolución en la física.

TE PUEDE INTERESAR

El fin de las gasolineras después del coche eléctrico

María Duarte

El experimento se llevó a cabo en el acelerador de partículas Fermilab, el Laboratorio Nacional estadounidense de física. Y analizó la oscilación de los muones cuando viajan a través de un campo magnético. El muon, como el electrón, genera el efecto de un pequeño imán interno que hace que se “tambalee” como el eje de una peonza cuando se encuentra en un campo magnético. Sin embargo, la velocidad del bamboleo que mostraban los muones era muy diferente a la que predice el Modelo Estándar de la física de partículas, la teoría que explica cómo interactúan los componentes básicos de la materia, y que se rige por las cuatro fuerzas fundamentales del universo: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil.

Las nuevas mediciones del Fermilab son las más precisas realizadas hasta el momento y sus hallazgos, basados en datos publicados en 2021, insinúan la existencia de algún factor misterioso. "Estamos buscando un indicio de que el muon está interactuando con algo que desconocemos. Podría ser cualquier cosa: nuevas partículas, nuevas fuerzas, nuevas dimensiones, nuevas características del espacio-tiempo, lo que sea", comenta Brendan Casey, uno de los autores del artículo sobre los hallazgos publicado en la revista Physical Review Letters en declaraciones para Reuters.

Qué hay de extraño en los muones

Los muones parecen girar más rápido de lo que deberían teóricamente cuando se exponen a un campo magnético. Esto se mide a través del factor-g, una magnitud determinada por las interacciones entre los muones y otras partículas. Si el modelo estándar es correcto y tiene en cuenta todas las partículas y fuerzas existentes, el factor-g debería dar exactamente la cantidad de 2 en los experimentos. Pero las mediciones muestran que los muones giran ligeramente más rápido de lo esperado, a un factor g de 2,002.

El experimento de Fermilab se llevó a cabo a menos de 268 grados Celsius. Los investigadores dispararon haces de muones a un anillo magnético superconductor en forma de donut de 15 metros de diámetro. A medida que los muones giraban alrededor del anillo a casi la velocidad de la luz, interactuaban con otras partículas subatómicas que, como pequeñas parejas de baile, alteraban su oscilación. A continuación, los físicos siguieron las velocidades de precesión de los muones en un diagrama de ondulación, el cual usan para calcular factores-g.

Qué implica para la física

Si los científicos pueden hallar resultados experimentales contrarios al modelo estándar conseguirían uno de los mayores avances en la física. "Medir comportamientos que no concuerdan con las predicciones del modelo estándar es el santo grial de la física de partículas. Sería el pistoletazo de salida para una revolución en nuestra comprensión, porque el modelo ha resistido todas las pruebas experimentales durante más de 50 años", declara el Dr. Mitesh Patel, del Imperial College de Londres, en un artículo de la BBC. Patel es uno de los físicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) que intentan encontrar fallos en el modelo estándar.

Si las diferencias entre las mediciones y las observaciones se mantienen en los cálculos futuros, lo más probable es que al modelo estándar le falte algún tipo de partícula. Esa partícula podría estar apareciendo como una partícula virtual, interfiriendo con los muones a través de alguna fuerza aún no detectada y luego desapareciendo de nuevo. Pero aún hacen falta mediciones más precisas para saber algo de esa partícula, si es que existe. Los investigadores creen que dispondrán de los datos que necesitan y que esta incertidumbre teórica podría aclararse en los próximos dos años.

Sin embargo, aún se debe tener cautela antes de afirmar la existencia de una partícula desconocida, otros estudios recientes sugieren que la teoría actual no necesitaría grandes modificaciones. Investigadores del Instituto Budker de Física Nuclear de Novosibirsk (Rusia) han hallado que sus resultados, publicados en un artículo a principios de este año en arXiv, no coinciden con los de otros colisionadores de partículas. "Por desgracia, en este momento no sabemos de dónde procede esta diferencia y esta es la cuestión principal que debemos comprender", afirma el físico Fedor Ignatov, del Instituto Budker para la revista Nature.