Después de una década de mediciones meticulosas, los científicos han anunciado que una partícula fundamental —el bosón W— tiene una masa significativamente mayor que la teórica, lo que sacude los cimientos de nuestra comprensión de cómo funciona el universo.

El Fermilab Collider Detector obtuvo un resultado que podría transformar la teoría actual de la física.

Esos cimientos se basan en el modelo estándar de la física de partículas, que es la mejor teoría que tienen los científicos para describir los componentes más básicos del universo y qué fuerzas los gobiernan.

El bosón W es una partícula fundamental cargada eléctricamente que gobierna lo que se llama la fuerza débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, y por tanto un pilar del modelo estándar.

Sin embargo, la medición más precisa jamás realizada del bosón W contradice directamente las reglas del modelo estándar, según un nuevo estudio publicado en la revista Science.

Ashutosh Kotwal, físico de la Universidad de Duke que dirigió el estudio, dijo que más de 400 científicos tardaron más de 10 años en registrar y analizar un «conjunto de datos de alrededor de 450 billones de colisiones».

Estas colisiones —realizadas al romper las partículas a velocidades alucinantes para estudiarlas— se dieron en el colisionador Tevatron en el estado de Illinois, el cual supo ser el acelerador de partículas de mayor energía del mundo hasta 2009, cuando fue reemplazado por el Gran Colisionador de Hadrones cerca de Ginebra —que observó el bosón de Higgs unos años más tarde—.

El Tevatron dejó de funcionar en 2011, pero los científicos del Collider Detector en Fermilab (CDF) han estado procesando números desde entonces.

Castillo de naipes

Harry Cliff, un físico de partículas de la Universidad de Cambridge que trabaja en el Gran Colisionador de Hadrones, dijo que el modelo estándar era «probablemente la teoría científica más exitosa que jamás se haya escrito: puede hacer predicciones fantásticamente precisas». Pero si se demostrara que esas predicciones son incorrectas, no podrían simplemente modificarse. «Es como un castillo de naipes, tiras demasiado de un naipe y todo se derrumba», admitió el físico.

El Laboratorio Nacional Fermi (Fermilab) es un laboratorio de física de altas energías, llamado así en honor al físico Enrico Fermi, pionero en física de partículas; se encuentra en Batavia, un municipio ubicado a unos 50 kilómetros al oeste de Chicago. Foto: Reidar Hahn/Fermilab, via US Department of Energy.

Pero el modelo estándar no está exento de problemas. Por ejemplo, no tiene en cuenta la materia oscura, que se cree que constituye el 95 % del universo. Además de eso, «recientemente se han expuesto algunas fisuras en el modelo estándar», dijeron los físicos en un artículo complementario de Science.

«En este marco de pistas de que faltan piezas en el modelo estándar, hemos aportado una pista más, muy interesante y bastante grande», dijo Kotwal.

7 sigma

Los científicos de la FCD dijeron que habían determinado la masa del bosón W con una precisión del 0,01 %, el doble de precisa que los esfuerzos anteriores. Lo compararon con medir el peso de un gorila de 350 kg (800 libras) con una precisión de 40 gramos (1,5 onzas).

Descubrieron que era diferente a la predicción del modelo estándar por siete desviaciones estándar, que también se denominan sigma —si este valor es igual o mayor a 5, ¡Eureka!; si es menor, se guarda el cotillón para más adelante—.

Cliff dijo que si estuvieras lanzando una moneda, «las posibilidades de obtener un resultado de cinco sigma por pura suerte son de una en tres millones y medio».

Mediciones experimentales y predicciones teóricas para la masa del bosón W.

«Si esto es real, y no un sesgo sistemático o un malentendido sobre cómo hacer los cálculos, entonces es un gran problema porque significaría que hay un nuevo ingrediente fundamental para nuestro universo que no hemos descubierto antes».

«Si va a decir algo tan grande como que hemos roto el modelo estándar de física de partículas, y hay nuevas partículas por descubrir, para convencer a la gente probablemente se necesite más de una medición de una medida», agregó.

Ahora depende de la comunidad de física teórica y otros experimentos hacer un seguimiento de esto y arrojar luz sobre el misterio.

«Seguimos las pistas y no dejamos piedra sin remover, así que descubriremos qué significa esto», concluyó Kotwal.

Fuente: The Guardian. Edición: MP.

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