Hallan fuertes indicios de una partícula desconocida capaz de romper los esquemas de la Física

21/04/2017 - 12:09:27
ABC.- Los hallazgos m�s importantes realizados en el CERN (Organizaci�n Europea para la Investigaci�n Nuclear) se anuncian primero en seminarios destinados a cient�ficos y no en multitudinarias ruedas de prensa. As� ocurri� por ejemplo cuando se descubri� el bos�n de Higgs o �part�cula de Dios�. Y no es para menos: esta part�cula complet� por fin el Modelo Est�ndar de la F�sica, el marco te�rico con el que se explica el comportamiento del Universo a trav�s de cuatro fuerzas o interacciones fundamentales y de un pu�ado de part�culas. Pero tambi�n se convoc� uno de estos seminarios cuando los an�lisis sugirieron en 2016 la existencia de una nueva part�cula que en realidad era una decepci�n.

Este mismo martes se celebr� otro de estos seminarios en el CERN. Los cient�ficos han sido tan cautelosos como siempre, y han dejado claro que ser�n necesarias m�s observaciones para confirmarlo. Pero los investigadores de uno de los experimentos del Gran Colisionador de Part�culas (LHC), el LHCb, han anunciado el hallazgo de fuertes evidencias de la existencia de una discrepancia con el Modelo Est�ndar de la F�sica. Esto puede querer decir que en la materia existe una part�cula desconocida que podr�a romper los esquemas de la F�sica actual.

�Si esto se confirmara estar�amos ante la primera pieza de un nuevo gran puzzle�, ha explicado a ABC Joaquim Matias, un f�sico te�rico de la Universidad Aut�noma de Barcelona y del IFAE (Instituto de F�sica de Altas Energ�as). �Ser�a la primera vez que logramos ver algo que va m�s all� del Modelo Est�ndar. El impacto ser�a brutal�.

A d�a de hoy el Modelo Est�ndar de la F�sica es incapaz de explicar cosas como el origen de la materia oscura o la asimetria entre materia y anti-materia. Por eso los f�sicos siguen empe�ados en hacer chocar part�culas a altas velocidades y en observar los efectos de su destrucci�n, en busca de nuevas part�culas y fuerzas que puedan ayudar a completar el puzzle.

Hacerlo requiere usar complej�simas instalaciones y modelos matem�ticos. Los f�sicos han de trabajar con los resultados de millones de colisiones y fluctuaciones energ�ticas y desechar los posibles efectos del ruido o de los errores experimentales.
La clave, en los mesones B

En esta ocasi�n, el posible hallazgo de la revolucionaria part�cula no se ha conseguido en los grandes detectores del LHC, los ATLAS y CMS, sino en el m�s peque�o LHCb. Este se encarga de estudiar a una familia de part�culas muy concretas: los mesones B.

�Qu� son estos mesones? Son part�culas compuestas a su vez por otras part�culas fundamentales, conocidas como quarks, que son, entre otras cosas, los constituyentes de los m�s familiares protones. Pues bien, lo interesante de estos mesones es que se descomponen en apenas nanosegundos y que en el camino liberan energ�a y part�culas que son muy interesantes para los f�sicos, porque quiz�s podr�an dar informaci�n sobre lo que hay m�s all� del Modelo Est�ndar.
Experimento del LHCb encargado de analizar la descomposici�n de los mesones B

Este gran modelo predice qu� debe ocurrir al descomponer un mes�n B. Pero ahora, los investigadores han obtenido evidencias s�lidas de que en su laboratorio los mesones no se han comportado como se esperaba. Eso podr�a querer decir que han cometido alg�n error o bien que han encontrado las huellas de una nueva part�cula que contradice lo que se daba por sentado hasta ahora.

�Segun el Modelo Est�ndar, cuando se descompone un mes�n B se desintegra en una particula vectorial llamada K* y en una pareja de mu�n (parecida a un electr�n pero con m�s masa) y anti-mu�n (igual que un mu�n pero con carga opuesta) con la misma frecuencia que a una pareja electr�n y positr�n (igual que un electr�n pero con carga opuesta�, ha dicho Joaquim Matias.

Es decir, de acuerdo con una especie de principio democr�tico, conocido como �universalidad del sabor de los leptones�, en un 50 por ciento de los casos se producir�a una pareja y en otro 50 por ciento la otra. Pero los investigadores del CERN han visto que se suele formar m�s un tipo de d�o que el otro. Por eso se dice que han hallado indicios de una violaci�n del principio de la universalidad de los leptones y, por ende, del Modelo Est�ndar.
Una posible nueva part�cula: el bos�n Z�

�Si confirm�ramos esta violaci�n, tendr�amos una clara direcci�n en la que buscar la nueva F�sica. Tendr�amos que descartar todos los modelos que cuentan con ese principio de la universalidad, lo que tendr�a un gran impacto�, ha aclarado el investigador.

Adem�s, esto incorporar�a una nueva part�cula al repertorio de los f�sicos, y que se llamar�a bos�n Z�. Ser�a cercana al bos�n Z, una de las part�culas fundamentales que explica la interacci�n d�bil, una fuerza que se manifiesta en los n�cleos de los �tomos. Al mismo tiempo, otros ya han propuesto una explicaci�n alternativa, centrada en un leptoquark, una nueva particula que transmite informacion entre leptones y quarks, tal como ha informado Science.
�Se debe dudar de esto?

�Hasta qu� punto se debe confiar o dudar de estos hallazgos? los cient�ficos del CERN han evaluado la seguridad de que los resultados se deban a la existencia de un nuevo fen�meno por descubrir o a una jugarreta del azar. Despu�s de hacerlo, han obtenido un nivel de significacion sigma de tres, lo que para los f�sicos quiere decir que est�n ante una evidencia de que est�n observando algo interesante. Sin embargo, los datos a�n no han permitido llegar al nivel de significaci�n de cinco, que es el que le corresponde a los descubrimientos, como el bos�n de Higgs.

Pero hay m�s se�ales de que los f�sicos est�n ante algo grande. Otros experimentos realizados en 2013 y 2015 por parte del LHCb y por otros instrumentos, como el ATLAS, el CMS y el Belle (en Jap�n), tambi�n analizaron la descomposici�n de estos mesones B. Al considerar todos estos datos en conjunto, el equipo de Joaquim Matias ha obtenido un nivel sigma de cinco para estas anomal�as, tal como han publicado este mi�rcoles en arXiv.org, un portal donde se publican art�culos cient�ficos antes de ser revisados por editores de revistas.

Seg�n Matias, hay varios motivos para esperar la importante confirmaci�n o descarte de estos resultados este mismo a�o. Muchos experimentadores ya han dicho que tratar�n de estudiarlo tan pronto como sea posible. Entre ellos est�n los cient�ficos del LHCb. En su favor est� el hecho de que obtuvieron las evidencias presentadas recientemente con datos recogidos entre 2011 y 2012, y que ahora tienen a su disposici�n la informaci�n recogida entre 2012 y 2013. De hecho, responsables del CERN anunciaron que van a tratar de profundizar en estos experimentos este mismo a�o. Por �ltimo, a partir del a�o que viene el experimento Belle 2, en Jap�n, contar� con un instrumental muy sofisticado y sensible para hacer este tipo de experimentos.

La explosi�n cient�fica ya se ha desatado. Algo muy grande podr�a descubrirse este mismo a�o.