El experimento de Cern apunta a una nueva fuerza de la naturaleza | Gran Colisionador de Hadrones
Científicos de Gran Colisionador de Hadrones cerca de Ginebra, vieron un signo inusual en sus datos que puede ser el primer indicio de un nuevo tipo de física.
La colaboración del LHCb, uno de los cuatro equipos principales del LHC, analizó 10 años de datos sobre cómo las partículas inestables llamadas mesones B, creadas momentáneamente en la vasta máquina, se desintegraron en materia más familiar, como los electrones.
La estructura matemática que sustenta la comprensión de los científicos del mundo subatómico, conocida como el modelo estándar de la física de partículas, establece firmemente que las partículas deben descomponerse en productos que incluyen electrones exactamente a la misma velocidad que los productos que incluyen un primo más pesado. Electrón, una partícula llamado muón.
Pero resultados publicados por el CERN el martes, sugiero que está sucediendo algo inusual. Los mesones B no se están desintegrando como dice el modelo: en lugar de producir electrones y muones al mismo ritmo, la naturaleza parece favorecer la ruta que termina con los electrones.
«Esperaríamos que esta partícula se desintegrara al estado final que contiene electrones y al estado final que contiene muones a la misma velocidad que la otra», dijo el profesor Chris Parkes, físico de partículas experimental de la Universidad de Manchester y portavoz de la colaboración LHCb. . «Lo que tenemos es una pista intrigante de que quizás estos dos procesos no están ocurriendo al mismo ritmo, pero no es concluyente».
En la jerga de la física, el resultado tiene un significado de 3,1 sigma, lo que significa que la probabilidad de ser una casualidad es de aproximadamente una en 1.000. Aunque esto puede parecer una evidencia convincente, los físicos de partículas tienden a no reclamar un nuevo descubrimiento hasta que el resultado alcanza una significación de cinco sigma, donde la posibilidad de ser una peculiaridad estadística se reduce a uno en unos pocos millones.
“Es una sugerencia intrigante, pero hemos visto sigmas ir y venir antes. Esto sucede con una frecuencia sorprendente ”, dijo Parkes.
El modelo estándar de física de partículas describe las partículas y fuerzas que gobiernan el mundo subatómico. Construido durante el último medio siglo, define cómo las partículas elementales llamadas quarks construyen protones y neutrones dentro de los núcleos atómicos, y cómo estos, generalmente combinados con electrones, forman toda la materia conocida. El modelo también explica tres de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: electromagnetismo; la fuerza fuerte, que mantiene unidos los núcleos atómicos; y la fuerza débil que provoca reacciones nucleares en el sol.
Pero el modelo estándar no lo describe todo. Esto no explica la cuarta fuerza, la gravedad, y quizás más impresionante, no dice nada sobre el 95% del universo que los físicos creen que no está construido a partir de materia normal.
Gran parte del cosmos, creen, consiste en energía oscura, una fuerza que parece estar impulsando la expansión del universo, y materia oscura, una sustancia misteriosa que parece mantener la red cósmica de materia en su lugar como un esqueleto invisible.
«Si descubrimos, con un análisis adicional de procesos adicionales, que podemos confirmar eso, sería extremadamente emocionante», dijo Parkes. Significaría que hay algo mal con el modelo estándar y que necesitamos algo adicional en nuestra teoría fundamental de la física de partículas para explicar cómo sucedería esto. «
A pesar de las incertidumbres sobre este resultado en particular, Parkes dijo que cuando se combina con otros resultados en los mesones B, el caso de que ocurra algo inusual se vuelve más convincente.
“Yo diría que hay una emoción cautelosa. Estamos intrigados porque este resultado no solo es bastante significativo, sino que también se ajusta al patrón de algunos resultados anteriores del LHCb y otros experimentos en todo el mundo ”, dijo.
Ben Allanach, profesor de física teórica en la Universidad de Cambridge, está de acuerdo en que, junto con otros hallazgos, el último resultado del LHCb es emocionante. «Realmente creo que esto se convertirá en algo», dijo.
Si el resultado es cierto, esto puede explicarse por partículas hipotéticas hasta ahora llamadas Z primos o leptoquarks, que traen nuevas fuerzas para afectar a otras partículas.
“Puede haber una nueva fuerza cuántica que haga que los mesones B se dividan en muones a una velocidad incorrecta. Los está juntando y evitando que se descompongan en muones al ritmo que esperábamos ”, dijo Allanach. «Esta fuerza puede ayudar a explicar el patrón peculiar de las masas de diferentes partículas de materia».
Los mesones B contienen partículas elementales llamadas quarks de belleza, también conocidas como quarks de fondo.
Los científicos recopilarán más datos del LHC y otros experimentos en todo el mundo, como Belle II en Japón, con la esperanza de confirmar lo que está sucediendo.
