Actualizado 23/03/2021 11:21 CET

Un experimento desafía el Modelo estándar de la física de partículas

Deterioro muy raro de un mesón que involucra un electrón y un positrón observado en LHCb
Deterioro muy raro de un mesón que involucra un electrón y un positrón observado en LHCb - CERN/UCL

   MADRID, 23 Mar. (EUROPA PRESS) -

   Científicos en el CERN ha descubierto que las partículas no se comportan como deberían de acuerdo con la teoría rectora de la física de partículas: el Modelo Estándar.

   El modelo estándar de física de partículas predice que las partículas llamadas quarks de belleza, que se miden en el experimento LHCb, uno de los detectores instalados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, deberían descomponerse en muones o electrones en igual medida. Sin embargo, el nuevo resultado sugiere que esto puede no estar sucediendo, lo que podría apuntar a la existencia de nuevas partículas o interacciones no explicadas por el Modelo Estándar.

   Físicos del Imperial College London y las Universidades de Bristol y Cambridge dirigieron el análisis de los datos para producir este resultado, con fondos del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología. El resultado se anunció este 23 de marzo en la conferencia Moriond Electroweak Physics y se publicó como preimpresión en arXiv.

   El Modelo Estándar es la mejor teoría actual de la física de partículas, que describe todas las partículas fundamentales conocidas que componen nuestro Universo y las fuerzas con las que interactúan.

   Sin embargo, el Modelo Estándar no puede explicar algunos de los misterios más profundos de la física moderna, incluido de qué está hecha la materia oscura y el desequilibrio de materia y antimateria en el Universo.

   Por lo tanto, los investigadores han estado buscando partículas que se comporten de formas diferentes a las que cabría esperar en el Modelo Estándar, para ayudar a explicar algunos de estos misterios.

   El doctor Mitesh Patel, del Departamento de Física de Imperial y uno de los principales físicos detrás de la medición, dijo en un comunicado: "En realidad estábamos temblando cuando miramos los resultados por primera vez, estábamos tan emocionados. Nuestros corazones latían un poco más rápido.

   "Es demasiado pronto para decir si esto realmente es una desviación del modelo estándar, pero las posibles implicaciones son tales que estos resultados son lo más emocionante que he hecho en 20 años en el campo. Ha sido un largo viaje para llegar aquí".

   Los resultados fueron producidos por el experimento LHCb, uno de los cuatro enormes detectores de partículas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN.

   El LHC es el colisionador de partículas más grande y poderoso del mundo: acelera las partículas subatómicas a casi la velocidad de la luz, antes de chocarlas entre sí. Estas colisiones producen una explosión de nuevas partículas, que luego los físicos registran y estudian para comprender mejor los componentes básicos de la naturaleza.

   La medición actualizada cuestiona las leyes de la naturaleza que tratan a los electrones y a sus primos más pesados, los muones, de manera idéntica, excepto por pequeñas diferencias debido a sus diferentes masas.

   Según el modelo estándar, los muones y los electrones interactúan con todas las fuerzas de la misma manera, por lo que los quarks de belleza creados en LHCb deberían descomponerse en muones con la misma frecuencia que lo hacen con los electrones.

   Pero estas nuevas mediciones sugieren que las desintegraciones podrían estar ocurriendo a diferentes velocidades, lo que podría sugerir partículas nunca antes vistas que inclinan las escamas lejos de los muones.

   El doctorando de Imperial Daniel Moise, quien hizo el primer anuncio de los resultados en la conferencia Moriond Electroweak Physics, dijo: "El resultado ofrece una sugerencia intrigante de una nueva partícula o fuerza fundamental que interactúa de una manera que las partículas actualmente conocidas por la ciencia no lo hacen.

   "Si esto se confirma con más mediciones, tendrá un impacto profundo en nuestra comprensión de la naturaleza en el nivel más fundamental".

   En física de partículas, el estándar de oro para el descubrimiento son cinco desviaciones estándar, lo que significa que hay una probabilidad de 1 entre 3,5 millones de que el resultado sea una casualidad. Este resultado es tres desviaciones, lo que significa que todavía hay una probabilidad de 1 en 1.000 de que la medición sea una coincidencia estadística. Por tanto, es demasiado pronto para sacar conclusiones firmes.

   El doctor Michael McCann, quien también desempeñó un papel de liderazgo en el equipo Imperial, dijo: "Sabemos que debe haber nuevas partículas por descubrir porque nuestra comprensión actual del Universo se queda corta en muchos aspectos; no sabemos de que está hecho el 95% del Universo, o por qué hay un desequilibrio tan grande entre la materia y la antimateria, ni entendemos los patrones en las propiedades de las partículas que conocemos.

   "Si bien tenemos que esperar la confirmación de estos resultados, espero que algún día podamos mirar hacia atrás como un punto de inflexión, donde comenzamos a responder a algunas de estas preguntas fundamentales".

   Ahora le corresponde a la colaboración del LHCb verificar aún más sus resultados mediante la recopilación y el análisis de más datos, para ver si persisten las pruebas de algunos fenómenos nuevos. Se espera que el experimento LHCb comience a recopilar nuevos datos el próximo año, luego de una actualización del detector.