Científicos dicen que pueden estar cada vez más cerca de descubrir la existencia de una nueva fuerza de la naturaleza.
Han encontrado más pruebas de que las partículas subatómicas, llamadas muones, no se comportan de la forma predicha por la teoría actual de la física subatómica.
Los científicos creen que una fuerza desconocida podría estar actuando sobre los muones.
Se necesitarán más datos para confirmar estos resultados, pero si se verifican, podría marcar el comienzo de una revolución en la física.
Todas las fuerzas que experimentamos todos los días se pueden reducir a solo cuatro categorías: gravedad, electromagnetismo, la fuerza fuerte y la fuerza débil. Estas cuatro fuerzas fundamentales gobiernan cómo todos los objetos y partículas del Universo interactúan entre sí.
Los hallazgos se han realizado en una instalación de aceleradores de partículas de EE. UU. llamada Fermilab. Se basan en los resultados anunciados en 2021 en los que el equipo de Fermilab sugirió por primera vez la posibilidad de una quinta fuerza de la naturaleza.
Desde entonces, el equipo de investigación ha recopilado más datos y ha reducido la incertidumbre de sus mediciones en un factor de dos, según el Dr. Brendan Casey, científico principal de Fermilab.
“Realmente estamos explorando un nuevo territorio. Estamos determinando las (medidas) con una precisión mejor que nunca antes”.
En un experimento con el pegadizo nombre ‘g menos dos (g-2)’, los investigadores aceleran las partículas subatómicas llamadas muones alrededor de un anillo de 15 m de diámetro, donde circulan unas 1 000 veces a casi la velocidad de la luz. Los investigadores descubrieron que podrían estar comportándose de una manera que no puede explicarse con la teoría actual, que se llama Modelo Estándar, debido a la influencia de una nueva fuerza de la naturaleza.
Aunque la evidencia es fuerte, el equipo de Fermilab aún no tiene pruebas concluyentes.
Esperaban tenerlo ahora, pero las incertidumbres sobre lo que el modelo estándar dice que debería ser la cantidad de oscilación en los muones ha aumentado debido a los avances en la física teórica.
En esencia, los postes de la portería se han movido para los físicos experimentales.
Los investigadores creen que tendrán los datos que necesitan y que la incertidumbre teórica se habrá reducido lo suficiente dentro de dos años para que logren su objetivo. Dicho esto, un equipo rival en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de Europa espera llegar primero.
El Dr. Mitesh Patel del Imperial College London se encuentra entre los miles de físicos del LHC que intentan encontrar fallas en el modelo estándar. Le dijo a BBC News que las primeras personas en encontrar resultados experimentales en desacuerdo con el modelo estándar serían uno de los avances de todos los tiempos en física.
“La medición de un comportamiento que no concuerda con las predicciones del modelo estándar es el santo grial de la física de partículas. Sería el pistoletazo de salida de una revolución en nuestra comprensión porque el modelo ha resistido todas las pruebas experimentales durante más de 50 años. “
Fermilab dice que su próximo conjunto de resultados será “el último enfrentamiento” entre la teoría y el experimento que puede descubrir nuevas partículas o fuerzas.
Entonces, ¿qué es el modelo estándar y por qué es tan importante obtener un resultado experimental que no encaja con sus predicciones?
Todo en el mundo que nos rodea está hecho de átomos, que a su vez están hechos de partículas aún más pequeñas. Estos interactúan para crear las cuatro fuerzas de la naturaleza: electricidad y magnetismo (electromagnetismo), dos fuerzas nucleares y la gravedad.
Su comportamiento está predicho por el modelo estándar, y durante cincuenta años ha predicho su comportamiento perfectamente, sin errores de ningún tipo.
Los muones son similares a los electrones que orbitan alrededor de los átomos y son responsables de las corrientes eléctricas, pero tienen una masa unas 200 veces mayor.
En el experimento, se les hizo tambalearse utilizando potentes imanes superconductores.
Los resultados mostraron que los muones se tambalearon más rápido de lo que decía el modelo estándar. El profesor Graziano Venanzoni, de la Universidad de Liverpool, quien es uno de los principales investigadores del proyecto, le dijo a BBC News que esto podría deberse a una nueva fuerza desconocida.
“Creemos que podría haber otra fuerza, algo de lo que no somos conscientes ahora. Es algo diferente, a lo que llamamos la ‘quinta fuerza’.
“Es algo diferente, algo que aún no conocemos, pero debería ser importante, porque dice algo nuevo sobre el Universo”.
Si se confirma, esto representaría posiblemente uno de los mayores avances científicos en cien años, desde las teorías de la relatividad de Einstein. Esto se debe a que una quinta fuerza y cualquier partícula asociada con ella no forman parte del modelo estándar de la física de partículas.
Los investigadores saben que existe lo que describen como “física más allá del modelo estándar”, porque la teoría actual no puede explicar muchas cosas que los astrónomos observan en el espacio.
Estos incluyen el hecho de que las galaxias continúan acelerándose después del Big Bang que creó el Universo, en lugar de que la expansión se desacelere. Los científicos dicen que la aceleración está siendo impulsada por una fuerza desconocida, llamada energía oscura.
Las galaxias también están girando más rápido de lo que deberían, de acuerdo con nuestra comprensión de la cantidad de material que hay en ellas. Los investigadores creen que se debe a partículas invisibles llamadas materia oscura, que nuevamente no forman parte del Modelo Estándar.
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