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lunes, 26 de junio de 2017

La quinta fuerza de la Naturaleza

Un nuevo bosón podría llevar a la mayor revolución en la Física de los últimos 50 años
Imagen de archivo de colisiones de partículas en el descubrimiento del bosón de Higgs -
Llevó más de cuarenta años dar con el famoso bosón de Higgs. Durante casi medio siglo nadie logró detectarlo, pero muchos físicos estaban convencidos de que, o bien esta partícula existía, o bien la Física estaba equivocada y había que tirar los libros a la basura. El motivo es que esta partícula era lo que la ciencia necesitaba para explicar cómo y por qué la materia tiene masa, y que, si no existía, era porque la Física tenía un problema en los mismísimos cimientos. Una vez descubierta, y quizás recordando los miles de quebraderos de cabeza y las horas de sueño que robó el bosón de Higgs, el físico Leon Lederman la bautizó como la «Goddam particle» (la partícula puñetera). Pero su editor prefirió abreviar el nombre a «God particle». Y así el bosón de Higgs pasó a ser, nada menos, la partícula de Dios.

Pero lo cierto es que si Dios fuera el creador de la Física, seguramente no solo se quedaría con una partícula. Actualmente tiene un amplio repertorio de partículas para explicar cuatro interacciones o fuerzas fundamentales de la Naturaleza: la interacción nuclear fuerte, la nuclear débil, la electromagnética y la gravitacional. Todas ellas bastan y sobran para explicar el comportamiento de la Naturaleza visible, y constituyen el Modelo Estándar de la Física. Sin embargo, dos recientes investigaciones, y un cada vez más animado debate entre los físicos de partículas, indican que la ciencia podría estar acercándose al descubrimiento de una quinta fuerza de la naturaleza. Ella podría ser la pieza que falta para explicar una de las cosas que los físicos aún no saben cómo funciona: la materia oscura.

«Descubrir la quinta interacción sería uno de los mayores descubrimientos de la Física en los últimos 50 años» ha explicado Antonio Delgado, profesor de Física en la Universidad de Notre Dame (Indiana, EE.UU.) y profesor asociado del Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC). «Esto cambiaría nuestra forma de entender la física de partículas».

Al igual que ocurrió con el bosón de Higgs al principio, los científicos sospechan de la existencia de una nueva partícula, cuyo hallazgo, no solo se traduciría en un Premio Nobel, en opinión de Delgado, sino también en la posible comprensión de la materia oscura: «La materia oscura es algo que no podemos explicar dentro del Modelo Estándar. Por observaciones gravitacionales pensamos que en el Universo hay más materia de la que en realidad vemos. Así que pensamos que tiene que haber una partícula o varias partículas que no hemos podido producir en el LHC y que explicarían la materia oscura».

La historia de esta nueva partícula comenzó en enero de este año, cuando un artículo publicado en la revista «Physical Review Letters» por científicos de Debrecen, Hungría, informó de una rara anomalía en una reacción nuclear. Después de repetir los experimentos varias veces y de tomar todo tipo de precauciones, sugirieron que detrás de ese raro fenómeno podía estar un nuevo tipo de partícula: el bosón ligero.

Esta investigación pasó desapercibida, pero el 25 de abril, una investigación teórica publicada en arXiv por científicos de la Universidad de California Irvine, (EE.UU.), la retomó. Ellos sugirieron que la ciencia podía estar ante el hallazgo del bosón protofóbico y de la quinta interacción fundamental.

«La confirmación de la existencia del bosón protofóbico tendría un enorme impacto en la Física de partículas», ha dicho Bartosz Fornal, miembro del equipo de la Universidad de California que ha realizado la investigación. «Una quinta fuerza de la naturaleza cambiaría por completo nuestra concepción del Modelo Estándar y nos obligaría a reconsiderar nuestras teorías. Por no mencionar que quizás podrían desarrollarse nuevas tecnologías».
¿La clave de la materia oscura?

Aunque, según él mismo reconoce, conviene ser «cautamente optimista, al igual que con todo descubrimiento científico», la comunidad de investigadores ha comenzado la caza de la partícula y la interacción. Ahora será cuando los científicos comiencen a robarle horas al sueño y a estrujarse los sesos. Diversos grupos europeos y estadounidenses ya han manifestado su interés en estudiar este fenómeno y en un año o dos podría haber confirmación de la presencia del bosón.

En opinión de Jesse Thaler, un experto del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), «aún es difícil saber qué implicaciones tendrá este avance, pero es excitante especular con que esta fuerza pueda arrojar luz a los misterios más allá del Modelo Estándar, como el origen o las propiedades de la materia oscura».

Colisiones candidatas para ser el evento del bosón de Higgs, en 2012- ATLAS/CERN
Las claves del bosón ligero o protofóbico

¿Qué se ha descubierto?

Científicos húngaros observaron una rara anomalía en la descomposición radiactiva de átomos de Berilio 8, que podrían explicarse por la liberación en el proceso de un nuevo tipo de bosón, el ligero. Meses después, físicos estadounidenses propusieron que ese bosón podría explicar la existencia de un nuevo tipo de interacción fundamental, pero lo llamaron protofóbico y le dieron otras propiedades.

¿Por qué es importante?

Los físicos explican el comportamiento de la Naturaleza en base a cuatro interacciones fundamentales: la gravitacional, la electromagnética, la nuclear fuerte y la débil. Una más revolucionaría las bases de la Física y quizás permitiría entender la materia oscura, un fenómeno para el que no hay explicación todavía.

¿Qué es un bosón?

Los bosones son partículas «mensajeras» que «transmiten» las interacciones fundamentales. Por ejemplo, la interacción electromagnética, responsable de los campos magnéticos o de las propiedades de la materia visible, depende del bosón al que se conoce como fotón. Los otros bosones son los gluones (interacción fuerte), los bosones «w» y «z» (interacción débil) y el gravitón (gravitacional, aún no descubierto).

¿Qué tienen que ver con la materia oscura?

En realidad no se sabe. La existencia de la materia oscura se ha deducido de forma indirecta, porque al observar la distribución de la gravedad en el Universo parece que hay más materia de la que se puede ver. Se cree que podría estar compuesta por partículas desconocidas con masa, quizás similares al bosón protofóbico.