Un equipo internacional de científicos ha proporcionado nuevos resultados en un experimento que podría tener un profundo impacto en la comprensión del universo por parte de la humanidad al revelar potencialmente la existencia de una quinta fuerza de la naturaleza, una nueva partícula subatómica o una falla en el modelo estándar de partículas. física.
Se cree que cada pieza de materia del universo está formada por unas pocas partículas subatómicas diferentes, que se dividen en dos familias conocidas como quarks y leptones. A su vez, se cree que el movimiento y las características de las partículas formadas a partir de estos bloques de construcción, que comprenden todo, desde las células de su cuerpo hasta la luna y más allá, están gobernados por cuatro fuerzas fundamentales.
El modelo estándar de física de partículas explica el comportamiento de tres de esas fuerzas: el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte. Mientras tanto, la gravedad, que es de alguna manera la más débil de las fuerzas y, sin embargo, la más familiar para nosotros, existe fuera del modelo estándar, ya que nadie ha encontrado aún una manera de reconciliar su comportamiento con el de las fuerzas descritas. en el modelo
En 2021, los científicos del Laboratorio Nacional Fermi del Departamento de Energía de EE. UU. anunciaron que habían encontrado evidencia de partículas que se comportaban de una manera que desafiaba las predicciones hechas en el Modelo Estándar. Esto, a su vez, insinuaba la existencia de una quinta fuerza, o una partícula subatómica desconocida para la ciencia.
El descubrimiento se centró en partículas subatómicas increíblemente inestables llamadas muones, que tienen una masa equivalente a 200 veces la de un electrón, pero duran solo 2,2 millonésimas de segundo.
Cada una de estas partículas alberga un imán interno, lo que hace que se tambalee en presencia de un fuerte campo magnético. La velocidad del bamboleo se describe mediante una característica llamada «momento magnético», que se describe con la letra «gramo.» Las fuerzas detalladas en el modelo estándar dictan que un muón debe tambalearse hasta un valor de g2, de ahí el nombre del experimento de Fermi: muón g-2.
Con el fin de rastrear las características de un Muon, y así probar las teorías que componen el Modelo Estándar, el equipo de Fermi pasó más de 5.000 amperios a través de un imán superconductor masivo, que medía la asombrosa cifra de 50 pies de diámetro. Este proceso creó un campo magnético uniforme que ostentaba una intensidad de 1,45 Tesla, el equivalente a 30.000 veces la potencia del campo magnético de la Tierra, en el que se disparó una corriente de partículas subatómicas.
Según lo informado por la BBC, al observar los resultados del primer año del experimento en 2021, el equipo descubrió que los muones se tambaleaban más rápido de lo que había predicho el modelo estándar. Esto podría indicar la presencia de una nueva fuerza que actúa sobre el muón, o una partícula subatómica aún desconocida que altera la naturaleza de la espuma cuántica que rodea al muón.
Ahora, los científicos de Fermi han publicado sus hallazgos para el segundo y tercer año del experimento, que actúan para fortalecer los resultados iniciales. La última ronda tuvo en cuenta el equivalente a cuatro veces los datos que se analizaron en la primera versión. Los científicos combinaron este conjunto de datos más grande con mejoras realizadas en el experimento, como su haz Muon, para reducir significativamente sus incertidumbres sistemáticas, haciéndolo más del doble de preciso que el experimento de 2021.
El equipo espera terminar de analizar los datos de los últimos tres años del experimento para el año 2025. En este punto, los físicos teóricos también habrán actualizado sus predicciones en cuanto al valor de g-2 del muón según el modelo estándar, estableciendo lo que lo describen como «un enfrentamiento entre el experimento y la teoría de 20 años en desarrollo».
Crédito de la miniatura: KTSDesign/SCIENCEPHOTOLIBRARY/Getty Images
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