- Una rara decadencia expone grietas en la física que desafían una explicación simple
- El modelo estándar muestra la tensión dentro de sus pruebas más severas
- Las anomalías de cuatro sigma indican que puede faltar algo sutil en la física
Los científicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han descubierto algo extraño en un proceso de desintegración de partículas llamado desintegración electrodébil del pingüino, que podría señalar un problema importante para la física moderna.
El LHC es un túnel circular de 27 kilómetros enterrado bajo la frontera franco-suiza, donde haces de protones chocan entre sí a casi la velocidad de la luz, recreando las condiciones inmediatamente después del Big Bang.
Experimentos como el LHCb analizan los restos de colisiones para encontrar grietas en el Modelo Estándar, el libro de reglas de la física de partículas que ha pasado todas las pruebas durante más de 50 años a pesar de que se sabe que es imperfecto.
El artículo continúa a continuación.
Cómo los científicos encontraron el error en un evento de millón a uno
En sus experimentos, los investigadores observaron un mesón b, una partícula de vida corta, que se desintegró en otras tres partículas.
Esta transición es extremadamente rara y ocurre sólo una vez por cada millón de colisiones de mesones B.
Esta rareza la convierte en una herramienta poderosa para identificar efectos ocultos de partículas desconocidas.
Piense en ello como escuchar un susurro ahogado en un estadio ruidoso. El susurro puede no ser nada o puede ser el mensaje más importante que escuche.
Los científicos midieron dos cosas: el ángulo en el que vuelan las partículas y la frecuencia con la que se desintegran.
Ambas mediciones no concuerdan con las predicciones del Modelo Estándar de Física, lo que suena impresionante, pero los físicos exigen una certeza mucho mayor para un descubrimiento formal.
Las probabilidades de que esta discrepancia sea una casualidad son de aproximadamente 1 entre 16.000, ya que el hallazgo actual se sitúa en cuatro sigma.
El estándar de oro para un descubrimiento es cinco sigma, lo que supone una probabilidad de 1 entre 1,7 millones de estar equivocado.
Imagínese lanzar un dado y obtener el mismo número seis veces seguidas. Es inusual, pero no imposible.
Ahora imagina sacar el mismo número 20 veces seguidas. Esto le hará preguntarse seriamente si el dado es justo. Ésta es la diferencia entre cuatro sigma y cinco sigma.
Hay varias explicaciones posibles si esta discrepancia resulta ser real.
Una idea involucra partículas llamadas leptoquarks, que combinarían dos tipos diferentes de materia: leptones y quarks.
Otra posibilidad es la existencia de versiones pesadas de las partículas que ya conocemos, ampliando en lugar de reemplazando el Modelo Estándar.
Esta evidencia indirecta ha ocurrido antes en física. La radiactividad se descubrió 80 años antes de que los científicos encontraran las partículas responsables de ella.
Esto demuestra que puedes detectar los efectos de algo mucho antes de verlo directamente.
Las inconsistencias actuales pueden ser una alerta temprana similar. El experimento LHCB analizó la desintegración de unos 650 mil millones de mesones b entre 2011 y 2018 para encontrar este proceso pingüino.
Desde entonces, el equipo ya ha recopilado tres veces más datos, lo que ayudará a confirmar o descartar irregularidades.
Las futuras actualizaciones en la década de 2030 aumentarán el conjunto de datos en un factor de 15, dando a los físicos el poder estadístico que necesitan para llegar a una conclusión definitiva.
La principal complicación proviene de algo llamado “pingüinos encantadores”. Se trata de procesos de modelos estándar que implican quarks atractivos que son muy difíciles de calcular con precisión.
Estimaciones recientes sugieren que estos efectos no son lo suficientemente grandes como para explicar la discrepancia. Pero los cálculos son tan complicados que los físicos aún no pueden estar completamente seguros.
Piense en ello como intentar medir el grosor de un cabello con una regla. La regla simplemente no es lo suficientemente precisa para el trabajo.
Los datos disponibles actualmente son similares a esa regla. Esto apunta en una dirección interesante, pero necesitamos una herramienta más precisa para estar seguros.
La emoción de cuatro sigma es realmente emocionante, pero la física de partículas ha visto desaparecer anomalías prometedoras antes.
Más datos y mejores cálculos aún podrían hacer que los resultados sean más consistentes con el Modelo Estándar.
El año pasado, hubo un experimento independiente del LHC, llamado CMS, que publicó resultados que coincidían con el estudio actual, aunque con menor precisión.
Juntos, ambos estudios presentan el argumento más sólido de que algo verdaderamente nuevo puede operar en el nivel más fundamental de la realidad, pero ambos comparten incertidumbres similares.
Por ahora, el modelo estándar se mantiene, pero por primera vez en décadas parece estar flaqueando.
Los datos de los próximos años determinarán si este es el comienzo de una fuerte caída o simplemente un espejismo estadístico.
Cualquiera de los resultados nos enseñará algo profundo sobre cómo progresa la ciencia cuando la teoría más exitosa de la historia enfrente su primera prueba real.
vía Phys.org
Siga TechRadar en Google News Y Agréganos como fuente preferida Recibe noticias, reseñas y opiniones de nuestros expertos en tu feed.
