Obtienen evidencia de una nueva física de partículas, más allá del modelo estándar

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Física de partículas
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Pruebas aun más contundentes de la existencia de una “nueva física” de partículas se suman al reciente aumento de observaciones que se desvían de las predicciones del aceptado modelo estándar. La versión final del artículo publicado por científicos de la Universidad de Bonn (Alemania) se publica ahora en la revista Physics Letters B. El autor principal, Chien-Yeah Seng, presentará los resultados a mediados de octubre en la reunión de otoño de la American Physical Society.

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El modelo estándar de la física de partículas describe los componentes básicos que integran el mundo: los humanos, los granos de arena en la playa, el agua del océano en la que nos refrescamos, pero también el sol que nos quema. A su vez, explica qué fuerzas actúan entre estas partículas elementales y nos permite comprender muchos fenómenos físicos.

“Sin embargo, también hay preguntas que esta teoría no puede responder”, explicó el doctor Chien-Yeah Seng, investigador postdoctoral en el Instituto Helmholtz de Radiación y Física Nuclear de la Universidad de Bonn, en un comunicado. “Por ejemplo, la mayoría de los investigadores asumen que el 95 por ciento de nuestro universo está compuesto de materia oscura y energía oscura, que no podemos detectar directamente con nuestros instrumentos de medición. Pero la existencia de estos misteriosos componentes no puede deducirse del modelo estándar”.

Por lo tanto, muchos académicos asumen que el modelo estándar aun no es la respuesta definitiva, pero debe complementarse o incluso modificarse fundamentalmente. Un número creciente de hallazgos experimentales también apuntan en esta dirección, por ejemplo, los relacionados con la desintegración de los llamados kaones.

Un parámetro del modelo estándar llamado Vus describe esta caída. Su valor se puede extraer matemáticamente de los datos de medición de experimentos. Sin embargo, si esto se hace para diferentes rutas de desintegración de kaones, se obtienen resultados diferentes. “Esto podría ser una indicación de la física más allá del modelo estándar”, aclaró Seng.

Prof. Dr. Ulf-G. Meißner (izquierda) y el Dr. Chien Yeah Seng (derecha) del Instituto Helmholtz de Radiación y Física Nuclear de la Universidad de Bonn
Volker Lannert / Universidad de Bonn


Prof. Dr. Ulf-G. Meißner (izquierda) y el Dr. Chien Yeah Seng (derecha) del Instituto Helmholtz de Radiación y Física Nuclear de la Universidad de Bonn (Volker Lannert / Universidad de Bonn/)

Pero no es del todo seguro. Esto se debe a que existen básicamente tres posibles razones para esta discrepancia. En primer lugar, las mediciones en los experimentos pueden ser incorrectas o demasiado inexactas. En segundo lugar, quizás el cálculo de las desintegraciones relevantes según el modelo estándar no sea lo suficientemente preciso. O, tercero, el modelo estándar es realmente incorrecto en este punto. “La primera explicación ahora se considera poco probable”, subrayó el Doctor Ulf Meisner del Instituto Helmholtz. “Por un lado, ahora es posible determinar Vus experimentalmente con una precisión cada vez mayor. En segundo lugar, estas mediciones se han repetido muchas veces”, agregó

Sin embargo, aun no está claro si los cálculos de las desintegraciones dentro del marco del modelo estándar son lo suficientemente precisos para extraer Vus. Esto se debe a que calcularlos solo es posible en un grado aproximado, y solo con el uso de supercomputadoras extremadamente potentes. Además, incluso las computadoras más rápidas estarían ocupadas en la actualidad durante décadas para lograr una precisión computacional suficientemente alta. “Sin embargo, necesitamos una alta precisión para tener la suficiente confianza en que la discrepancia entre los valores Vus es indicativa de un error en el modelo estándar”, enfatizó Seng.

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Junto con sus colegas, el joven investigador de Malasia ahora desarrolló un método que puede acortar significativamente el tiempo de computación. “Para hacer eso, dividimos el problema, extrayendo Vus con precisión, en muchos subproblemas más simples. Esto hizo posible determinar el valor de Vus a partir de la desintegración de kaones mucho más rápido y con mayor precisión que antes”, manifestó.

Los resultados confirman la discrepancia entre los valores de Vus. Por lo tanto, la evidencia de una “nueva física” más allá del modelo estándar se volvió más fuerte. “Sin embargo, todavía no podemos estar completamente seguros”, dijo Seng, quien presentará sus hallazgos a mediados de octubre en la reunión de otoño de la American Physical Society. “Para eso, nuestros cálculos tienen que ser un poco más precisos. Pero si se confirman nuestros resultados, sin duda sería uno de los descubrimientos más importantes de la física de partículas en los últimos años”, concluyó.

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