Unos fenómenos microscópicos anómalos apuntan a una nueva física
Los mesones B, unas de las partículas constituyentes de la materia, se desintegran de forma no prevista por el Modelo Estándar
Las desviaciones se deberían a la existencia de nuevas partículas nunca observadas pero propuestas por teorías alternitas 10
ARCHIVO / CERN
Trabajos de mantenimiento en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, en Ginebra. Es uno de los laboratorios donde se ha observado la extraña desintegración de las partículas mesones B.
El comportamiento anómalo de unas partículas elementales (los mesones B), observado en fechas recientes en diversos laboratorios del mundo, está poniendo en cuestión la teoría de la naturaleza más asentada en la física, el llamado Modelo Estándar (ME).
Joaquim Matías, investigador de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) y del Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), participante en el análisis de los datos del experimento.
De confirmarse, sería la primera observación experimental de una nueva física más allá de la teoría establecida hace ya más de cuatro décadas. El ME ha tenido grandes éxitos, como la explicación de por qué los objetos tienen masa (por medio del hallazgo del Bosón de Higgs en el 2012), pero no explica, entre otras cosas, por qué el mundo está hecho de materia y no de antimateria, o de qué está hecha la materia oscura que abunda en el Universo.
La semana pasada, investigadores del Gran Colisionador de Hadrones LHC (el acelerador del CERN en Ginebra en el cual chocan partículas a gran energía) anunciaron anomalías en la desintegración de los mesones B. Eso sí, se trata de evidencias preliminares que podrían ser desmentidas cuando aumente el número de desintegraciones observadas en los próximos meses.
No obstante, durante la misma semana, otro grupo de científicos -entre ellos Bernat Capdevila y Joaquim Matías, de la Universitat Autònoma de Barcelona- publicó el borrador de un artículo en el que combina esa medida con otras conseguidas en otros laboratorios.
30 OBSERVACIONES
“Hemos encontrado indicios sólidos de que el ME no puede acomodar una serie de medidas hechas en diversos experimentos”, explica Matías. En concreto, 30 medidas de 5 tipos distintos de desintegración de mesones B revelan que estos procesos se desvían de lo previsto por el ME, y lo hacen de una forma sistemática y coherente. En el 2013, el grupo de Matías sugirió la primera medida que manifestó una desviación.
Los problemas que la física fundamental no explica
Materia oscura
Hace 50 años se observó que la rotación de los cúmulos de galaxias no se explica con la masa de los astros visibles. Se sugirió que debe de existir una materia oscura desconocida. El LHC espera producir partículas como las que constituirían esta materia. La partícula Z’ o el leptoquark no serían candidatas a serlo, pero podrían dar pistas sobre otras que sí lo serían.
Asimetría materia-antimateria
El Modelo Estándar prevé la existencia de materia y antimateria (es decir, una materia igual a la familiar, pero con la carga eléctrica de signo opuesto) en cantidades iguales. Por esto no explica por qué en realidad la materia ha prevalecido sobre la antimateria.
Unificación entre cuántica y gravedad
Existen leyes comunes para tres de las cuatro fuerzas de la naturaleza (la electromagnética, la débil y la fuerte). La cuarta, la gravedad, no se ajusta a esas leyes. La existencia de agujeros negros o el Big Bang no se acaban de entender por esta incoherencia.
Energía oscura
En 1998 se observó que algunas estrellas lejanas brillan menos de lo previsto, lo que sugiere que el Universo se está expandiendo de forma acelerada. Por tanto, debe de existir una energía desconocida que vence la gravedad y empuja esta aceleración.
“Estamos emocionados, pero preferimos ser cautos”, afirma Marie Helene Schune, investigadora del CNRS francés y de LHCb, el experimento del CERN que detectó las anomalías. El mesón B, una de las partículas que constituyen la materia, suele desintegrarse y producir electrones y muones, otras partículas. Según el ME, estas se deberían producir en igual cantidad.
Esta predicción tiene el altisonante nombre de “universalidad del sabor leptónico”. Ahora bien, LHCb ha detectado un déficit de muones. La cantidad de observaciones hechas es suficiente para anunciar una evidencia preliminar, pero aún cabe la opción de que el efecto sea una pura fluctuación casual.
“Cuando supimos de esta medida ya teníamos la redacción de nuestro artículo bastante avanzada: nos pusimos a trabajar a toda velocidad para incluir las nuevas observaciones”, explica Matías. Estas no hicieron más que confirmar lo que otras medidas sugerían. “Un patrón coherente de desviación que apunta a una misma solución de nueva física”, afirma Matías. En otras palabras, estas desviaciones apuntan todas a la misma dirección, de manera estadísticamente significativa.
NUEVAS PARTÍCULAS
“Podrían ser provocadas por unas nuevas partículas”, explica Matías. Se trataría de unas partículas nunca observadas, pero prevista sin embargo por teorías alternativas al ME. Las candidatas, explica Matías, se llaman Z’ o leptoquark. “O podría ser alguna partícula que Matías aún no ha imaginado”, afirma medio en broma Schune.
“Los estudios globales [de Matías] están realmente bien hechos. Toda la información disponible apunta en la misma dirección. Sin embargo, ninguna medida experimental por sí sola tiene la suficiente significancia estadística: hasta que no la tenga, no me atrevería a decir que tenemos nueva física”, comenta Arantza Oyanguren, investigadora en la Universitat de València y de LHCb. La confirmación definitiva, o desmentido, se espera en los próximos meses
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