FISICA de PARTICULAS : Los experimentos que contradicen el modelo estándar se están acumulando

FISICA de PARTICULAS : Los experimentos que contradicen el modelo estándar se están acumulando


Algunos bosones, quarks y muones parecen no comportarse como se predijo

Del The Economist Sciencie & Technology 16 de abril de 2022


El modelo estándar de física de partículas, completado en 1973, es la joya de la corona de la física moderna. Predice las propiedades de las partículas elementales y las fuerzas con una precisión alucinante. Tome el momento magnético del electrón, por ejemplo, una medida de qué tan fuerte se tambalea una partícula en un campo magnético. El Modelo Estándar da la respuesta correcta con 14 decimales, la predicción más precisa de la ciencia.


Pero el modelo estándar no es perfecto. No puede explicar la gravedad, la materia oscura (materia misteriosa detectable solo por su atracción gravitacional), o dónde fue toda la antimateria en el universo primitivo. Los físicos han invertido mucho tiempo, esfuerzo y dinero realizando experimentos cada vez más elaborados en un esfuerzo por ver dónde falla el modelo estándar, con la esperanza de encontrar una clave para la teoría que lo reemplazará. Pero el modelo estándar se ha defendido, prediciendo obstinadamente los resultados de cada experimento que los físicos han lanzado en su camino.

Pero eso quizás esté cambiando. En un artículo publicado la semana pasada en Science, un equipo de investigadores del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) en Estados Unidos anunció que la masa de una partícula elemental llamada bosón w parece ser mayor de lo que predice el modelo estándar. La diferencia es pequeña, solo una centésima parte de un porcentaje, pero la precisión de la medición supera la de todos los experimentos anteriores combinados. Sitúa las probabilidades de que el resultado sea falso en solo uno en un billón (“siete sigma”, en la jerga estadística), muy por encima de uno en 3,5 m (cinco sigma) que los físicos requieren para considerar un hallazgo sólido.

Los científicos del Fermilab analizaron datos históricos del Tevatron, un colisionador de partículas circulares que fue el más poderoso del mundo hasta que el Gran Colisionador de Hadrones (lhc) entró en funcionamiento en 2009. Entre 2002 y 2011 (cuando funcionó por última vez), el Tevatron produjo aproximadamente 4 mw de bosones en colisiones entre partículas llamadas quarks y sus contrapartes de antimateria, antiquarks. Usando registros detallados de las trayectorias de dispersión de la colección de partículas presentes en tales colisiones, los científicos pudieron calcular la masa del bosón w con una precisión sin precedentes.

El hallazgo tiene grandes implicaciones. El bosón w es una partícula portadora de fuerza. Junto con su hermano, el bosón z, media la fuerza nuclear débil que gobierna la desintegración radiactiva. Sin embargo, a diferencia de otras partículas portadoras de fuerza, los bosones w y z tienen masa, y mucha. El bosón w es 90 veces más pesado que un átomo de hidrógeno. El bosón z es aún más masivo. Sin embargo, lo que realmente distingue al bosón w es su capacidad para cambiar el tipo, o el “sabor”, de otras partículas elementales con las que se encuentra. Por ejemplo, puede transformar el electrón (y dos de sus primos, el muón y el tau) en neutrinos. También puede cambiar los quarks de un tipo a otro: de arriba a abajo, de arriba a abajo, y el caprichosamente llamado quark “extraño” a uno “encantador”.

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