El extraño comportamiento de una partícula subatómica turba a la física

Por Will Dunham

WASHINGTON, 10 ago (Reuters) - El peculiar vaivén de una partícula subatómica llamada muón en un experimento de un laboratorio en Estados Unidos hace que los científicos sospechen cada vez más que les falta algo en su comprensión de la física, quizá alguna partícula o fuerza desconocida.

Los investigadores anunciaron el jueves nuevos hallazgos sobre el muón, una partícula magnética y de carga negativa, similar a su primo el electrón pero 200 veces más grande, en un experimento en el Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi del Departamento de Energía de Estados Unidos en Batavia, en el estado de Illinois.

El experimento estudió la oscilación de los muones cuando viajan a través de un campo magnético. El muón, al igual que el electrón, tiene un pequeño imán interno que le hace tambalearse -o, técnicamente hablando, "precesar"- como el eje de una peonza cuando se encuentra en un campo magnético.

Pero la velocidad del bamboleo, tal como se midió en el experimento, variaba considerablemente de lo que se había predicho basándose en el Modelo Estándar de la física de partículas, la teoría que explica cómo interactúan los componentes básicos de la materia, regidos por las cuatro fuerzas fundamentales del universo.

Los nuevos hallazgos, basados en datos publicados en 2021, siguen insinuando la existencia de algún factor misterioso, mientras los investigadores tratan de resolver la discrepancia entre la predicción teórica y los resultados experimentales reales.

"Estamos buscando un indicio de que el muón está interactuando con algo que desconocemos. Podría ser cualquier cosa: nuevas partículas, nuevas fuerzas, nuevas dimensiones, nuevas características del espacio-tiempo, cualquier cosa", dijo Brendan Casey, científico principal del Fermilab y uno de los autores de un artículo de investigación sobre los hallazgos publicado en la revista Physical Review Letters.

"Me gustan las locuras, así que me encantaría que se tratara de algo como la violación de Lorentz o alguna otra propiedad nueva del propio espacio-tiempo. Sería una locura revolucionaria", añadió.

Casey aludía a un principio llamado invariancia de Lorentz que sostiene que las leyes de la física son las mismas en todas partes.

"Sí, es justo decir que podría estar apuntando a partículas o fuerzas desconocidas", afirmó Rebecca Chislett, física del University College de Londres y coautora del estudio.

"Actualmente, debido a los nuevos resultados de la comunidad teórica, es difícil decir exactamente cuál es la discrepancia entre ambos (el comportamiento predicho de los muones y el observado), pero los teóricos están trabajando duro para resolverlo".

El experimento se llevó a cabo a menos -268 grados Celsius.

Los investigadores dispararon haces de muones a un anillo magnético superconductor en forma de dona de 15 metros de diámetro. A medida que los muones giraban alrededor del anillo a casi la velocidad de la luz, interactuaban con otras partículas subatómicas que, como pequeñas parejas de baile, alteraban su bamboleo.

Los resultados de 2021 también habían mostrado un bamboleo anómalo. Los nuevos resultados se basan en el cuádruple de datos, lo que refuerza la confianza en los hallazgos.

Los investigadores esperan anunciar sus conclusiones finales con todos los datos recopilados dentro de unos dos años.

"El experimento mide la velocidad de giro de los muones en un campo magnético. El concepto es sencillo. Pero llegar a la precisión requerida lleva años de construcción del experimento y de toma de datos. Tomamos datos de 2018 a 2023. El nuevo resultado se basa en nuestros datos de 2019 y 2020", explica Casey.

(Reporte de Will Dunham, editado por Javier López de Lérida)