La máquina encuentra pistas tentadoras sobre una nueva física

Los físicos han descubierto una falla potencial en una teoría que explica cómo se comportan los componentes básicos del Universo.

El Modelo Estándar (SM) es la mejor teoría que tenemos para explicar el funcionamiento a gran escala del mundo que nos rodea.

Pero sabemos desde hace mucho tiempo que SM es un trampolín hacia una comprensión más completa del cosmos.

Las sugerencias de comportamiento inesperado de una partícula subatómica llamada quark de belleza podrían exponer grietas en los cimientos de esta teoría de décadas.

Los hallazgos surgieron a partir de datos recopilados por investigadores que trabajan en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Es una máquina gigante construida en un túnel circular de 27 km de largo bajo la frontera franco-suiza. Rompe haces de partículas de protones para sondear los límites de la física tal como la conocemos.

El misterioso comportamiento del quark beauty puede ser el resultado de una partícula subatómica no descubierta que ejerce una fuerza.

Pero los físicos señalan que se necesitan más análisis y datos para confirmar los resultados.

El Dr. Mitesh Patel, del Imperial College de Londres, le dijo a la BBC: «Estábamos realmente temblando cuando vimos los resultados por primera vez, estábamos tan emocionados. Nuestros corazones latían un poco más rápido.

«Es demasiado pronto para saber si esto es realmente 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 . «

Hay bloques de construcción de nuestro mundo que son incluso más pequeños que el átomo. Algunas de estas partículas subatómicas están formadas por componentes aún más pequeños, mientras que otras no se pueden descomponer en ninguna otra cosa. Estos últimos se conocen como partículas fundamentales.

El Modelo Estándar describe todas las partículas fundamentales conocidas que componen el Universo y las fuerzas con las que interactúan.

La historia continúa

Pero no puede explicar algunos de los mayores misterios de la física moderna, como la materia oscura o la naturaleza de la gravedad. Los físicos saben que eventualmente debe ser reemplazado por una estructura más avanzada.

El Gran Colisionador de Hadrones fue construido para descubrir la física más allá del modelo estándar. Entonces, si se confirmaran los resultados del LHCb, representarían un descubrimiento importante.

El LHCb produce partículas subatómicas llamadas «quarks de belleza», que generalmente no se encuentran en la naturaleza pero se producen en el LHC. Las partículas subatómicas se someten a un proceso conocido como desintegración, en el que una partícula se transforma en partículas menos masivas.

Según el modelo estándar, los quarks de belleza deberían descomponerse en un número igual de partículas de electrones y muones. En cambio, el proceso produce más electrones que muones.

Una posible explicación es que una partícula no descubierta conocida como leptoquark estuvo involucrada en el proceso de desintegración y facilitó la producción de electrones.

La Dra. Paula Alvarez Cartelle, de la Universidad de Cambridge, fue una de las líderes científicas detrás del descubrimiento. Comentó: «Este nuevo resultado ofrece pistas tentadoras sobre la presencia de una nueva partícula fundamental o fuerza que interactúa de manera diferente con estas … partículas.

«Cuantos más datos tenemos, más sólido se ha vuelto este hallazgo. Esta medición es la más significativa de una serie de resultados del LHCb durante la última década que parecen alineados y todos podrían apuntar hacia una explicación común».

«Los resultados no han cambiado, pero sus incertidumbres se han reducido, aumentando nuestra capacidad para ver posibles diferencias con el modelo estándar».

En física de partículas, el estándar de oro para un descubrimiento es un nivel llamado cinco sigma, donde hay una probabilidad entre 3,5 millones de que el resultado sea una casualidad.

La medida de LHCb es tres sigma, lo que significa que hay una probabilidad de uno en 1.000 de que la medida sea una coincidencia estadística. Así que la gente no debería dejarse llevar por estos hallazgos, según el líder del equipo, el profesor Chris Parkes, de la Universidad de Manchester.

«Puede que estemos en el camino hacia una nueva era de la física, pero si lo estamos, entonces todavía estamos relativamente temprano en ese camino en este punto. Hemos visto resultados de esta importancia ir y venir antes, así que debemos ser cautelosos porque además de emocionado «, dijo.

Pero si se confirma con más análisis y datos cuando el LHCb se reinicie el próximo año, podría ser uno de los mayores avances recientes en física, según el Dr. Konstantinos Petridis, de la Universidad de Bristol.

«El descubrimiento de una nueva fuerza en la naturaleza es el Santo Grial de la física de partículas. Nuestra comprensión actual de los componentes del Universo está muy disminuida: no sabemos de qué está hecho el 95% del Universo o por qué hay un desequilibrio entre materia y antimateria «.

Los resultados se presentaron para su publicación en Nature Physics.

Seguir Pallab en Twitter