Ciencia

Las leyes de la física pueden necesitar ser reescritas después de los desconcertantes descubrimientos de partículas ‘sorprendentes’

Aficionado a la física BOMBS en una pregunta simple en The Chase

Los bosones W son partículas elementales llamadas así por el papel que desempeñan en la mediación de la llamada fuerza débil, una de las interacciones fundamentales junto con el electromagnetismo, la gravitación y la fuerza fuerte que mantiene unidos a los protones y neutrones para crear núcleos atómicos.

La fuerza débil, que en cambio actúa dentro de los protones y neutrones individuales, es importante porque subyace a varias formas de desintegración radiactiva y subyace al proceso de fusión nuclear que alimenta a estrellas como el Sol.

Anteriormente se han realizado varios esfuerzos para determinar la masa exacta del bosón W utilizando datos recopilados de experimentos de física de partículas de alta energía, incluido el colisionador Tevatron en el Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) cerca de Chicago, Illinois.

Los investigadores dentro de la colaboración Collider Detector at Fermilab (CDF), un grupo de expertos actualmente formado por 400, han estado calculando mediciones cada vez más precisas del bosón W durante más de dos décadas.

Su última estimación se basa en datos de unos 4,2 millones de candidatos a bosones W detectados después de colisiones de partículas de alta energía dentro del Tevatron desde 1985 hasta que la máquina dejó de funcionar en 2011.

Este conjunto de datos era alrededor de cuatro veces más grande que el utilizado por la colaboración en su cálculo anterior de la masa del bosón W en 2012.

El líder del estudio y físico de partículas, el profesor Ashutosh V. Kotwal de la Universidad de Duke, dijo: «La cantidad de mejoras y comprobaciones adicionales que se incluyeron en nuestro resultado es enorme».

“Tomamos en cuenta nuestra mejor comprensión de nuestro detector de partículas, así como los avances en la comprensión teórica y experimental de las interacciones del bosón W con otras partículas.

“Cuando finalmente revelamos el resultado, descubrimos que difería de la predicción del modelo estándar”.

La medición más precisa jamás realizada del bosón W ha revelado que es más pesado de lo esperado (Imagen: Getty Images)

Una ilustración del modelo estándar

El Modelo Estándar de física tiene como objetivo describir la naturaleza en su nivel más fundamental (Imagen: Creative Commons / Cush)

En el modelo estándar, la masa del bosón W está vinculada a las medidas de las masas de otras dos partículas: el quark top, que fue detectado por primera vez por el colisionador Tevatron en Fermilab en 1995, y el bosón de Higgs, la detección de que fue informado por el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, en la frontera entre Francia y Suiza en 2012.

Utilizando estas masas como punto de partida, el modelo estándar predice que el bosón W debería tener una masa de 80 357 ± 6 MeV/c2, que es aproximadamente 80 veces la masa de un protón.

El último análisis de los datos de Tevatron, por el contrario, sitúa la masa del bosón W en una cifra ligeramente mayor de 80.433 ± 6 MeV/c2.

Según el equipo, esta medida viene con una precisión del 0,01 por ciento, una mejora del doble en la última mejor estimación, y el equivalente a medir el peso de un gorila de 800 libras con una precisión de 1,5 onzas.

LEER MÁS: Terremotos bajo una mancha oscura en Marte muestran magma moviéndose debajo de la superficie

El sol

La fuerza débil sustenta el proceso de fusión nuclear que opera en estrellas como el Sol (Imagen: Getty Images)

Una ilustración de la desintegración beta

La fuerza débil también es responsable de varias formas de desintegración radiactiva, como la desintegración beta, representada (Imagen: Creative Commons / Carga inductiva)

El físico de la Universidad de Oxford, el profesor Chris Hays, miembro de la colaboración de CDF, dijo: «La medición de CDF se realizó a lo largo de muchos años».

El valor medido, explicó, fue “oculto de los analizadores hasta que los procedimientos fueron escudriñados completamente.

“Cuando descubrimos el valor, fue una sorpresa”.

Los investigadores explicaron que el nuevo valor está de acuerdo con varios de los esfuerzos anteriores para precisar la masa del bosón W, pero en desacuerdo con otros.

El subdirector de Fermilab, Joe Lykken, agregó: «Si bien este es un resultado intrigante, la medición debe ser confirmada por otro experimento antes de que pueda interpretarse completamente».

NO TE PIERDAS:Rolls-Royce lanzará energía nuclear «asequible, sostenible y segura» [REPORT]El Reino Unido logra otro avance ‘impresionante’ en fusión nuclear: el primero en el mundo [ANALYSIS]El complot de Putin para rescatar a Alemania podría terminar en un desastre [INSIGHT]

El portavoz de la CDF y físico de alta energía, el profesor Giorgio Chiarelli del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear, dijo: “Muchos experimentos con colisionadores han producido mediciones de la masa del bosón W en los últimos 40 años.

“Estas son mediciones desafiantes y complicadas, y han logrado una precisión cada vez mayor.

“Nos tomó muchos años revisar todos los detalles y los controles necesarios.

“Es nuestra medición más sólida hasta la fecha, y persiste la discrepancia entre los valores medidos y esperados”.

La entrada del Fermilab

El estudio utilizó datos recopilados en Fermilab (vistos aquí antes de su cierre en 2011) (Imagen: Getty Images)

El compañero portavoz de la CDF y físico de alta energía, el profesor David Toback de la Universidad Texas A&M, agregó que el último hallazgo de la colaboración es una contribución importante a las pruebas de precisión del modelo estándar.

Él dijo: “Ahora depende de la comunidad de física teórica y otros experimentos hacer un seguimiento de esto y arrojar luz sobre este misterio.

«Si la diferencia entre el valor experimental y el esperado se debe a algún tipo de nueva partícula o interacción subatómica, que es una de las posibilidades, es muy probable que sea algo que pueda descubrirse en futuros experimentos».

Los hallazgos completos del estudio se publicaron en la revista Science.

Facebook Comments Box

Publicaciones relacionadas

Botón volver arriba