Más señales de nueva física fundamental surgen del CERN

Experimento LHCb en el CERN - UNIVERSIDAD DE CAMBRIDGE

   MADRID, 20 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Nuevos resultados anunciados por el experimento LHCb en el CERN han revelado más indicios de fenómenos que nuestra teoría actual de la física fundamental no puede explicar.

   En marzo de 2020, el mismo experimento del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear), reveló evidencia de partículas que rompían uno de los principios centrales del Modelo Estándar, nuestra mejor teoría de partículas y fuerzas, lo que sugiere la posible existencia de nuevas partículas y fuerzas fundamentales.

   Ahora, nuevas mediciones realizadas por físicos del Laboratorio Cavendish de Cambridge han encontrado efectos similares, lo que impulsa el caso de una nueva física.

   El modelo estándar describe todas las partículas conocidas que componen el universo y las fuerzas a través de las cuales interactúan. Ha pasado todas las pruebas experimentales hasta la fecha y, sin embargo, los físicos saben que debe estar incompleto. No incluye la fuerza de la gravedad, ni puede explicar cómo se produjo la materia durante el Big Bang, y no contiene ninguna partícula que pueda explicar la misteriosa materia oscura que la astronomía nos dice que es cinco veces más abundante que la materia que forma el mundo visible que nos rodea.

   Como resultado, los físicos han estado buscando durante mucho tiempo signos de la física más allá del Modelo Estándar que podrían ayudarnos a abordar algunos de estos misterios.

   Una de las mejores formas de buscar nuevas partículas y fuerzas es estudiar partículas conocidas como quarks de belleza. Estos son primos exóticos de los quarks arriba y abajo que forman el núcleo de cada átomo.

   Los quarks belleza o fondo no existen en grandes cantidades en el mundo que los rodea, ya que tienen una vida increíblemente corta: sobreviven en promedio solo una billonésima de segundo antes de transformarse o descomponerse en otras partículas. Sin embargo, el acelerador de partículas gigante del CERN, el Gran Colisionador de Hadrones, produce miles de millones de estos quarks cada año, que son registrados por un detector especialmente diseñado llamado LHCb.

   La forma en que decaen los quarks de belleza o fondo puede verse influenciada por la existencia de fuerzas o partículas no descubiertas. En marzo, un equipo de físicos del LHCb publicó resultados que muestran evidencia de que los quarks de belleza se descomponían en partículas llamadas muones con menos frecuencia que en sus primos más ligeros, los electrones. Esto es imposible de explicar en el Modelo Estándar, que trata a los electrones y a los muones de manera idéntica, aparte del hecho de que los electrones son unas 200 veces más ligeros que los muones. Como resultado, los quarks de belleza deberían descomponerse en muones y electrones a la misma velocidad. En cambio, los físicos de LHCb descubrieron que la desintegración del muón solo ocurría alrededor del 85% de la frecuencia con la que se desintegra el electrón.

   La diferencia entre el resultado de LHCb y el modelo estándar fue de aproximadamente tres unidades de error experimental, o "3 sigma", como se le conoce en física de partículas. Esto significa que solo hay una posibilidad entre mil de que el resultado sea causado por una casualidad estadística.

   Suponiendo que el resultado sea correcto, la explicación más probable es que una nueva fuerza que atrae electrones y muones con diferentes fuerzas está interfiriendo con la forma en que estos quarks de belleza se descomponen. Sin embargo, para asegurarse de que el efecto sea real, se necesitan más datos para reducir el error experimental. Solo cuando un resultado alcanza el umbral de '5 sigma', cuando hay menos de una probabilidad entre un millón de que se deba a una casualidad, los físicos de partículas comenzarán a considerarlo un descubrimiento genuino.

   "El hecho de que hayamos visto el mismo efecto que nuestros colegas en marzo ciertamente aumenta las posibilidades de que realmente estemos al borde de descubrir algo nuevo", dijo en un comunicado el doctor Harry Cliff del Laboratorio Cavendish. "Es genial arrojar un poco más de luz sobre el rompecabezas".

   El nuevo resultado examinó dos nuevas desintegraciones de quarks de belleza de la misma familia de desintegraciones que se utilizó en el resultado de marzo. El equipo encontró el mismo efecto: las desintegraciones de muones solo ocurrían alrededor del 70% de la frecuencia con la que se desintegra el electrón. Esta vez, el error es mayor, lo que significa que la desviación es de alrededor de '2 sigma', lo que significa que hay un poco más de un 2% de probabilidad de que se deba a una peculiaridad estadística de los datos. Si bien el resultado no es concluyente por sí solo, agrega más apoyo a una creciente cuerpo de evidencia de que hay nuevas fuerzas fundamentales esperando ser descubiertas.

   "La emoción en el Gran Colisionador de Hadrones está creciendo justo cuando el detector LHCb actualizado está a punto de encenderse y se recopilan más datos que proporcionarán las estadísticas necesarias para afirmar o refutar un descubrimiento importante", dijo el profesor Val Gibson, también del Laboratorio Cavendish.