Detectan la existencia de una fuerza natural totalmente desconocida que explicaría 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.
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.
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]
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