‘Nueva fuerza de la naturaleza’: los científicos ‘cautelosamente emocionados’ mientras el experimento apunta hacia una nueva era en nuestra comprensión del universo

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El comportamiento inesperado de una partícula subatómica conocida como el ‘quark de belleza’ convierte al modelo estándar de física de partículas en su cabeza

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El Gran Colisionador de Hadrones en Cern, donde los científicos están estudiando la desintegración de una partícula subatómica conocida como ‘quark de belleza’

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El Gran Colisionador de Hadrones en Cern, donde los científicos están estudiando la desintegración de una partícula subatómica conocida como ‘quark de belleza’

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El Gran Colisionador de Hadrones en Cern, donde los científicos están estudiando la desintegración de una partícula subatómica conocida como el ‘quark de belleza’

Los científicos que estudian las fuerzas fundamentales que gobiernan el universo y todo lo que hay en él están «cautelosamente excitados». Los experimentos recientes podrían conducir a una «nueva era» en nuestra comprensión de la física .

Si bien gran parte de la experimentación científica confirma las hipótesis existentes, parece que lo que realmente entusiasma a los científicos es el descubrimiento de algo que confunde sus teorías existentes.

Esto es lo que ha sucedido tras un trabajo reciente de un equipo internacional que realiza un estudio sobre partículas subatómicas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Cern, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, cerca de Ginebra, Suiza.

El LHC es el acelerador de partículas más grande y potente del mundo. Es un anillo de 27 kilómetros de largo de imanes superconductores enterrados a 100 metros de profundidad debajo de los Alpes, donde los físicos disparan corrientes de partículas a través del tubo a una velocidad cercana a la de la luz, antes de chocar de cabeza entre sí y examinar los resultados de estos impactos. . 

Un experimento a largo plazo que examina un tipo de partícula subatómica llamada quark ha revelado que cuando se rompe en el LHC, se descompone en otras partículas subatómicas a un ritmo desigual.

Este hallazgo va en contra de la teoría existente sobre cómo entendemos el universo.

«Si es cierto, y aún no lo sabemos con certeza, entonces existe potencialmente una nueva fuerza de la naturaleza».

La teoría existente, conocida como modelo estándar, fue construida por científicos durante las décadas de 1960 y 1970 y es un medio altamente confiable y probado para comprender la física de partículas , que se relaciona con todas las fuerzas presentes en la naturaleza que permiten la formación de átomos. partes constituyentes.

El modelo estándar nombra todas las partículas elementales conocidas, de las cuales hay muchas, y las cuatro fuerzas que las gobiernan. Estos son: interacciones gravitacionales y electromagnéticas, que ejercen fuerzas de largo alcance; y las interacciones fuertes y débiles, que funcionan sólo a un nivel subatómico y controlan los procesos que gobiernan las interacciones nucleares.

Pero desde el inicio del modelo estándar, los físicos han sido conscientes de importantes lagunas en lo que puede dar respuestas, y se considera un trampolín vital hacia una comprensión más completa de la realidad.

La dificultad está en crear las condiciones para observar estas brechas y luego explicarlas.

“El modelo estándar es una teoría increíble. Desde la década de 1960 ha sido básicamente indestructible ”, dijo el Dr. Patel.

«Pero no puede explicar qué es el 95 por ciento de todas las cosas en el universo; eso es un defecto bastante grande para una teoría fundamental».

El modelo estándar es incapaz de proporcionar un marco teórico para la relación entre materia y antimateria, así como algunas de las propiedades observables y patrones de creación de partículas subatómicas.

Pero el Dr. Patel dijo que si los resultados del experimento se repiten y se determina que son precisos, podría abrir la puerta a un ámbito completamente nuevo de comprensión de las fuerzas que gobiernan la estructura del universo.

“Es una grieta en el increíble edificio del modelo estándar. Nos da un lugar en el que podríamos empujar una cuña y podríamos ver esa grieta expandirse ”, dijo.

Los científicos advirtieron que queda mucho camino por recorrer antes de que los resultados se confirmen por completo.

«La diferencia que estamos viendo tiene una probabilidad de una entre miles de ser sólo una casualidad estadística», dijo el Dr. Patel.

“Eso es suficiente para que los físicos normalmente muy escépticos se emocionen al menos con cautela y ciertamente quieran saber más, pero no es la posibilidad entre varios millones de una casualidad que los físicos exigirían como estándar de oro para asegurarse de que algo nuevo es realmente sucediendo.»

El profesor Chris Parkes, que ha trabajado en este campo durante 25 años y es el científico principal del proyecto, dijo a The Independent : «Queríamos publicar esto porque es potencialmente extremadamente importante, pero no es concluyente en este momento».

“El experimento de belleza del Gran Colisionador de Hadrones es uno de los cuatro grandes experimentos del Gran Colisionador de Hadrones y somos una colaboración de 1.000 científicos e ingenieros de 19 países y 85 institutos.

“Este nuevo resultado que acabamos de publicar hoy se encuentra en una de nuestras áreas clave. Las áreas clave en las que se enfoca nuestro detector son las diferencias entre la materia y la antimateria y los raros procesos de descomposición. Este resultado hoy se encuentra en la última categoría.

“Es la desintegración del quark beauty, aproximadamente una en un millón de veces, se desintegra en un estado final particular. Y ese estado final puede contener electrones, o puede contener muones, que son como la versión pesada de los electrones «.

El profesor Parkes dijo que el modelo estándar predice que esta descomposición del quark beauty en dos estados diferentes ocurrirá exactamente al mismo ritmo.

«No hay ninguna incertidumbre teórica sobre esto», dijo.

“Pero lo que hemos visto es un indicio, un signo potencial, de una desviación de las partículas que se desintegran al mismo ritmo que las demás. Estamos viendo más quarks de belleza decayendo en electrones que en muones «.

«Si se confirma, sería extremadamente emocionante porque nuestra teoría fundamental, el modelo estándar, realmente tiene una predicción firme de que esto no debería ocurrir de esta manera, por lo que [tendríamos] que modificar fundamentalmente esa teoría».

La esperanza es que la investigación pueda iluminar el camino hacia una comprensión mucho más completa de los acertijos teóricos que los científicos han descubierto, pero aún no están seguros de cómo resolverlos.

«Realmente es la pregunta fundamental que tiene la humanidad sobre cómo funciona el universo», dijo el profesor Parkes.

“Para ser más filosóficos o especulativos, sabemos que el modelo estándar, a pesar de sus grandes éxitos, hay grandes preguntas en física que no responde. Sabemos que hay acertijos centrales, como la existencia de materia oscura, o que el universo fue creado con cantidades iguales de materia y antimateria, pero hoy en día se compone enteramente de materia.

“Hay estas grandes preguntas fundamentales en física que no podemos responder con esta teoría, y si resulta que tenemos que revisar la teoría de alguna manera significativa, podría ser que estemos dando los primeros pasos tentativos que podrían darnos una idea de estos cuestiones muy importantes de la física «.

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