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Nuevos descubrimientos confirman que el Modelo Estándar está incompleto y que nuestra visión del universo puede cambiar si se confirma que hay partículas desconocidas alumbrando lo que llamamos la Nueva Física.

En marzo pasado, un equipo de físicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de Ginebra anunció que habían detectado una señal inusual en sus datos que puede ser el primer indicio consistente de una Física completamente nueva.

El descubrimiento abrió un boquete en el Modelo Estándar, el manual que describe la naturaleza de las partículas elementales y las fuerzas con las que interactúan.

Menos de un mes después, el laboratorio norteamericano de física de altas energías Fermilab, que dispone del segundo acelerador de partículas más potente del mundo, confirmó la necesidad de reconstruir el modelo que describe todas las partículas elementales.

Ahora, un nuevo descubrimiento realizado en la Universidad de Bonn sugiere lo mismo: el Modelo Estándar se está quedando pequeño para todo lo que estamos observando en diferentes experimentos de laboratorio. Parece que se acerca su fecha de caducidad.

Terremoto subatómico
En el primer experimento (LHC), se observó un comportamiento inesperado en una partícula subatómica llamada quark fondo, también conocida como quark belleza.

El comportamiento inesperado o anomalía registrado en el quark belleza podría ser el resultado de su interacción con otra partícula subatómica desconocida que ejerce sobre esa partícula una fuerza imprecisa.

En el segundo experimento (Fermilab) aparecieron partículas fundamentales llamadas muones que se comportan de una manera no predicha por el Modelo Estándar.

La nueva medición obtenida en este experimento puso de manifiesto que el Modelo Estándar por sí solo no puede explicarla. Es una prueba convincente de la Nueva Física, destacan sus descubridores.

Rayos cósmicos implicados
El tercer experimento de la Universidad de Bonn va en la misma dirección: ha encontrado también algo que no encaja con lo que describe el Modelo Estándar.

Observando unas partículas que forman parte de los rayos cósmicos llamadas kaones, los científicos descubrieron que la medida de su inestabilidad tampoco encaja con los parámetros del Modelo Estándar, clara indicación de que hay nueva Física todavía por descubrir, destacan en un comunicado.

¿Qué es entonces lo que está pasando? Pues que las partículas elementales no están comportándose como deberían, lo que significa que el manual conocido como Modelo Estándar está incompleto.

Duda prudente
Aunque ninguno de estos experimentos puede considerarse todavía definitivo, la duda sobre lo que realmente conocemos del mundo está asentada en la comunidad científica.

La duda no está exenta de prudencia, porque hasta ahora el Modelo Estándar ha sobrevivido a todas las pruebas experimentales desde que tomó forma entre 1970 y 1973.

Incluso en 2011, un extraño descubrimiento de que una partícula llamada neutrino parecía viajar más rápido que la luz amenazó al Modelo.

Sin embargo, finalmente se descubrió que esa anomalía era el resultado de un problema de conexión eléctrica ocurrido durante el experimento. Alivio.

Sobresalto ATLAS
Otro sobresalto ha ocurrido esta semana durante TOP2021 (14th International Workshop on Top Quark Physics): el experimento ATLAS, uno de los siete aceleradores construidos en el LHC, anunció haber sondeado la partícula elemental más pesada conocida, el quark top, en busca de posibles anomalías.

Confirmó que las anomalías existen, aunque añadiendo que las discrepancias observadas en esta partícula con el Modelo Estándar no son significativas.

Sin embargo, reconoció también la posible existencia de nuevas partículas e interacciones que supuestamente podrían ocasionar las anomalías, aunque sin tener efectos muy grandes sobre el comportamiento de estos quarks.

Dicho de otra manera: las partículas misteriosas podrían existir, pero sin perturbar demasiado el manual de las partículas elementales.

Sigue la pesadilla
Aquí no termina la pesadilla: científicos de la Universidad de Chicago y de la Universidad Técnica de Darmstadt denuncian también un nuevo tipo de simetría en la Física que no está contemplada en el Modelo Estándar.

La pregunta, formulada por tres físicos relevantes, está en el aire: ¿qué podría significar todo esto para el futuro de la física fundamental?

Si lo que estamos viendo es realmente el presagio de algunas nuevas partículas fundamentales, finalmente será el gran avance que los físicos han estado anhelando durante décadas, responden.

Lo mejor de todo
Si ese es el caso, añaden, estamos viendo una parte del panorama que se encuentra más allá del Modelo Estándar, lo que en última instancia podría permitirnos desentrañar una serie de misterios.

Y concluyen: estos misterios incluyen la naturaleza de la materia oscura invisible que llena el universo, o la naturaleza del bosón de Higgs.

Incluso podría ayudar a los teóricos a unificar las partículas y las fuerzas fundamentales. O, quizás lo mejor de todo, podría estar apuntando a algo que nunca hemos considerado.
Por algo dice Nature que los físicos están en éxtasis.

Referencias
High-precision determination of the Ke3 radiative corrections. Chien-YeahSeng et al. Physics Letters B, Volume 820, 10 September 2021, 136522. DOI:https://doi.org/10.1016/j.physletb.2021.136522

Top quark angular correlations at LHC with ATLAS and CMS. James Howarth, James William Howarth. 14th International Workshop on Top Quark Physics (TOP2021). 13 sept. 2021.

Unnuclear physics: Conformal symmetry in nuclear reactions. Hans-Werner Hammer and Dam Thanh Son. PNAS August 31, 2021. 118 (35) e2108716118. DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2108716118

Por Eduardo Martínez de la Fe

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