Hallazgo sobre la partícula del bosón W sacude la comprensión del Universo
La gran explicación para describir el funcionamiento
del universo puede tener importantes defectos. "No es solo que algo esté
mal, significa que algo fundamental en nuestra comprensión de la naturaleza
está mal".
El bosón es una de las partículas elementales de la
naturaleza y los hay de cuatro tipos. El W, que es el "mensajero" de
una de las fuerzas fundamentales del universo, acaba de dar la sorpresa, pues,
según nuevos datos, tendría más masa de la que debería y eso contradice al modelo
estándar de la física.
Un estudio que publica Science da una nueva
medición, dos veces más precisa que la anterior, de la masa de W fruto de una
investigación liderada por la Colaboración del Detector del Colisionador del
Fermilab (CDF), con participación española, y ahora se espera a que sea confirmada
por nuevos experimentos.
La gran explicación que los físicos utilizan para
describir el funcionamiento del universo puede tener así algunos nuevos e importantes
defectos que remendar.
"No es solo que algo esté mal", dijo Dave
Toback, físico de partículas de la Universidad A&M de Texas y portavoz del
Laboratorio Nacional de Aceleración Fermi del gobierno estadounidense, que
realizó los experimentos. Si se repite en otros laboratorios, "significa
literalmente que algo fundamental en nuestra comprensión de la naturaleza está
mal''.
En el caos previo al enfriamiento durante el Big
Bang, una fracción de estos quarks y gluones colisionó al azar para formar partículas
"X" de corta duración.
La masa del bosón W tiene una desviación
sorprendentemente alta frente a las predicciones del modelo estándar de la
física de partículas, que es el marco teórico que describe la naturaleza en su
nivel más fundamental, aunque se sabe que es incompleto y aún tiene
deficiencias.
Para el subdirector del Laboratorio Nacional Fermi
(Fermilab, en Estados Unidos), Joe Lykken, "aunque se trata de un
resultado intrigante, la medición debe ser confirmada por otro experimento
antes de que pueda ser interpretada en su totalidad".
Si se confirmaran, estos nuevos resultados podrían
poner de relieve las áreas en las que el modelo estándar debe ser mejorado o
ampliado o, incluso, proporcionar un primer vistazo a la física más allá de
este.
"El valor sorprendentemente alto" de la
masa del bosón W "desafía directamente un elemento fundamental en el
corazón del modelo estándar", indican en un artículo relacionado los
físicos Claudio Campagnari y Martijn Mulders, que no participaron en el
estudio.
Bosones y fermiones son partículas elementales, es
decir, los componentes más pequeños de todo lo que existe. Los primeros son los
que hacen que el resto de partículas interactúen entre sí y el más conocido es
el de Higgs, llamado popularmente "la partícula de Dios", que ayuda a
que todas ellas tengan masa.
El bosón W es una partícula mensajera de la fuerza
nuclear débil (una de las cuatro que rigen el comportamiento de la materia en
el universo) y es responsable de los procesos nucleares que hacen brillar el
Sol y de la descomposición de las partículas. Se trata de uno de los parámetros
fundamentales más importantes en la física de partículas.
El equipo investigador analizó durante casi una
década los datos recogidos, entre 1985 y 2011, por el acelerador de partículas
Tevatron de la CDF, que está formada por un equipo internacional de 400
investigadores.
"Nos ha llevado muchos años revisar todos los
detalles y las comprobaciones necesarias. Es nuestra medición más sólida hasta
la fecha y la discrepancia entre los valores medidos y los esperados
persiste", dijo Giorgio Chiarelli, del Instituto Nacional Italiano de
Física Nuclear (INFN-Pisa).
El resultado es una importante contribución para
comprobar la exactitud del modelo estándar y "ahora le corresponde a la
comunidad de física teórica y a otros experimentos hacer un seguimiento y
arrojar luz sobre este misterio", consideró David Toback, de la
Universidad de Texas A&M.
"Si la diferencia entre el valor experimental y
el esperado se debe a algún tipo de nueva partícula o interacción subatómica,
lo que es una de las opciones –indicó–, hay muchas posibilidades de que sea
algo que se pueda descubrir en futuros experimentos".
Mediciones anteriores menos precisas del bosón W
realizadas por otros equipos revelaron que era más ligero de lo previsto, por
lo que "tal vez haya algo raro en este experimento", dijo el físico
de Caltech Sean M. Carroll, que no participó en la investigación y dijo que
"merece la pena tomarlo muy en serio".
El hallazgo es importante por su potencial efecto en
el modelo estándar de la física. "La naturaleza tiene hechos", dijo
el físico de la Universidad de Duke Ashutosh V. Kotwal, líder del proyecto del
análisis. "El modelo es la forma en que entendemos esos hechos".
Los científicos saben desde hace tiempo que el modelo
estándar no es perfecto. No explica bien la materia oscura ni la gravedad. Si
los científicos tienen que entrar a retocarlo para explicar estos hallazgos,
tienen que asegurarse de que no desbarata las ecuaciones matemáticas que ahora
explican y predicen bien otras partículas y fuerzas, dijeron los investigadores.
Se trata de un problema recurrente con el modelo.
Hace un año, otro equipo encontró otro problema con el modelo estándar y la
forma en que reaccionan los muones.
"La mecánica cuántica es realmente hermosa y
extraña", dijo Toback. "Cualquiera que no se haya preocupado
profundamente por la mecánica cuántica no la ha entendido".
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