Resultados 'tentadores' de 2 experimentos desafían el libro de reglas de física


En esta foto de 2018 puesta a disposición por el CERN, Nikolai Bondar trabaja en el sistema LHCb Muon en las instalaciones de la Organización Europea de Investigación Nuclear Gran Colisionador de Hadrones fuera de Ginebra. Los resultados preliminares publicados en 2021 de experimentos desde aquí y las instalaciones de Fermilab en Los Estados Unidos desafían la forma en que los físicos piensan que funciona el universo, una perspectiva que tiene el campo de la física de partículas desconcertado y emocionado. (Maximilien Brice, Julien Marius Ordan/CERN vía AP)

Los resultados preliminares de dos experimentos sugieren que algo podría estar mal con la forma básica en que los físicos piensan que funciona el universo, una perspectiva que tiene el campo de la física de partículas desconcertado y emocionado.

Las diminutas partículas llamadas muones no están haciendo lo que se espera de ellas en dos experimentos diferentes de larga duración en los Estados Unidos y Europa. Los resultados confusos, si se demuestra lo correcto, revelan problemas importantes con el libro de reglas que los físicos utilizan para describir y entender cómo funciona el universo a nivel subatómico.

"Creemos que podríamos estar nadando en un mar de partículas de fondo todo el tiempo que simplemente no han sido descubiertas directamente", dijo el científico jefe del experimento Fermilab, Chris Polly, en una conferencia de prensa. "Puede que haya monstruos que aún no hemos imaginado que están emergiendo del vacío interactuando con nuestros muones y esto nos da una ventana para verlos".

El libro de reglas, llamado Modelo Estándar, fue desarrollado hace unos 50 años. Los experimentos realizados a lo largo de décadas afirmaron una y otra vez que sus descripciones de las partículas y las fuerzas que componen y gobiernan el universo estaban prácticamente en la marca. hasta ahora.

"Nuevas partículas, la nueva física podría estar más allá de nuestra investigación", dijo el físico de partículas de la Universidad Estatal wayne Alexey Petrov. "Es tentador."

Fermilab, del Departamento de Energía de Estados Unidos, anunció el miércoles resultados de 8.200 millones de carreras a lo largo de una pista a las afueras de Chicago que mientras que ho-hum para la mayoría de la gente tiene físicos astir: Los campos magnéticos de los muones no parecen ser lo que el Modelo Estándar dice que deberían ser. Esto sigue a los nuevos resultados publicados el mes pasado por el Gran Colisionador de Hadrones del Centro Europeo de Investigación Nuclear que encontró una proporción sorprendente de partículas después de colisiones de alta velocidad.

De confirmarse, los resultados estadounidenses serían el mayor hallazgo en el extraño mundo de partículas subatómicas en casi 10 años, desde el descubrimiento del bosón de Higgs, a menudo llamado la "partícula de Dios", dijo Aida El-Khadra, de la Universidad de Illinois, quien trabaja en física teórica para el experimento Fermilab.
Esta foto de agosto de 2017 disponible por Fermilab muestra el anillo Muon g-2 en el Fermi National Accelerator Laboratory a las afueras de Chicago. Opera a -450 grados Fahrenheit (-267 grados Celsius) para detectar el tambaleamiento de los muones mientras viajan a través de un campo magnético. Los resultados preliminares publicados en 2021 de experimentos desde aquí y las instalaciones del CERN en Europa desafían la forma en que los físicos piensan que funciona el universo, una perspectiva que tiene el campo de la física de partículas desconcertado y emocionado. (Reidar Hahn/Fermilab vía AP)

El objetivo de los experimentos, explica el físico teórico de la Universidad Johns Hopkins, David Kaplan, es separar partículas y averiguar si hay "algo gracioso sucediendo" tanto con las partículas como con el espacio aparentemente vacío entre ellas.


"Los secretos no sólo viven en la materia. Viven en algo que parece llenar todo el espacio y el tiempo. Estos son campos cuánticos", dijo Kaplan. "Estamos poniendo energía en el vacío y viendo lo que sale."

Ambos conjuntos de resultados involucran la extraña y fugaz partícula llamada muón. El muón es el primo más pesado del electrón que orbita el centro de un átomo. Pero el muón no es parte del átomo, es inestable y normalmente existe sólo para dos microsegundos. Después de que fue descubierto en los rayos cósmicos en 1936, confundió tanto a los científicos que un famoso físico preguntó "¿ Quién ordenó eso?"

"Desde el principio estaba haciendo que los físicos se rascara la cabeza", dijo Graziano Venanzoni, un físico experimental de un laboratorio nacional italiano, que es uno de los mejores científicos en el experimento fermilab estadounidense, llamado Muon g-2.

El experimento envía muones alrededor de una pista magnetizada que mantiene las partículas existentes el tiempo suficiente para que los investigadores las examinen más de cerca. Los resultados preliminares sugieren que el "giro" magnético de los muones está un 0,1% de descuento en lo que predice el modelo estándar. Puede que eso no suene mucho, pero para los físicos de partículas es enorme, más que suficiente para mejorar la comprensión actual.

Los investigadores necesitan otro año o dos para terminar de analizar los resultados de todas las vueltas alrededor de la pista de 50 pies (14 metros). Si los resultados no cambian, contará como un descubrimiento importante, dijo Venanzoni.

Por separado, en el mayor destructor de átomos del mundo en el CERN, los físicos han estado chocando protones entre sí allí para ver qué sucede después. Uno de los varios experimentos separados de los colisionadores de partículas mide lo que sucede cuando las partículas llamadas belleza o quarks inferiores chocan.
Esta foto de 2018 disponible por el CERN muestra el sistema LHCb Muon en las instalaciones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear de Grandes Colisionadores de Hadrones fuera de Ginebra. Los resultados preliminares publicados en 2021 de experimentos desde aquí y las instalaciones de Fermilab en Los Estados Unidos desafían la forma en que los físicos piensan que funciona el universo, una perspectiva que tiene el campo de la física de partículas desconcertado y emocionado. (Maximilien Brice, Julien Marius Ordan/CERN vía AP)

El modelo estándar predice que estos bloqueos de quark de belleza deben dar lugar a un número igual de electrones y muones. Es como lanzar una moneda 1.000 veces y conseguir el mismo número de cabezas y colas, dijo el jefe de experimentos de belleza de Large Hadron Collider, Chris Parkes.

Pero eso no es lo que pasó.

Los investigadores analizaron los datos de varios años y unos pocos miles de accidentes y encontraron una diferencia del 15%, con significativamente más electrones que muones, dijo el investigador del experimento Sheldon Stone, de la Universidad de Syracuse.

Ninguno de los dos experimentos se llama un descubrimiento oficial todavía porque todavía hay una pequeña posibilidad de que los resultados sean peculiaridades estadísticas. Llevar a cabo los experimentos más veces, planeados en ambos casos, podría, en uno o dos años, alcanzar los requisitos estadísticos increíblemente estrictos para que la física lo aclame como un descubrimiento, dijeron los investigadores.

Si los resultados se mantienen, pondrían fin a "todos los demás cálculos realizados" en el mundo de la física de partículas, dijo Kaplan.

"Esto no es un factor de caramelo. Esto es algo malo", dijo Kaplan. Que algo podría explicarse por una nueva partícula o fuerza.

O estos resultados pueden ser errores. En 2011, un extraño hallazgo de que una partícula llamada neutrino parecía viajar más rápido que la luz amenazó al modelo, pero resultó ser el resultado de un problema de conexión eléctrica suelta en el experimento.

"Revisamos todas nuestras conexiones de cable y hemos hecho todo lo posible para comprobar nuestros datos", dijo Stone. "Estamos un poco seguros, pero nunca se sabe."

Comentarios

Entradas populares