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Posible hallazgo de una partícula subatómica desconocida en el Tevatron

Podría significar la existencia de una quinta fuerza fundamental en la naturaleza, afirman los físicos


Experimentos realizados en el acelerador de partículas del Fermilab de Chicago sugieren la existencia de una nueva y desconocida partícula subatómica, no predicha por las leyes fundamentales de la física. La confirmación de este hallazgo podría suponer que haya una quinta fuerza fundamental en la naturaleza, además de las cuatro fuerzas ya establecidas (la interacción nuclear débil y la interacción nuclear fuerte, el electromagnetismo y la gravedad), afirman los investigadores. Por otro lado, los científicos señalan que la partícula encontrada no es el bosón de Higgs o “partícula divina”, una misteriosa partícula subatómica perseguida desde hace años por los físicos. Por Yaiza Martínez.


Yaiza Martínez
Escritora, periodista, y Directora de Tendencias21. Saber más del autor



Instalaciones del Tevatron en el Fermilab de Chicago. Fuente: Wikimedia Commons.
Instalaciones del Tevatron en el Fermilab de Chicago. Fuente: Wikimedia Commons.
Experimentos realizados en el Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) de Chicago, laboratorio de física de partículas que contiene el acelerador de partículas Tevatron, han producido unos resultados que indican la existencia de una nueva y desconocida partícula subatómica, no predicha por las leyes fundamentales de la física.

Los físicos del Fermilab, entre los que se encuentran Pierluigi Catastini y Alberto Annovi, dedujeron la existencia de dicha partícula a partir de un pico o exceso de eventos de colisión entre partículas en el Tevatron. Las colisiones en el acelerador de partículas se produjeron entre protones y antiprotones.

Estos choques generan siempre un bosón W (partícula mediadora de la interacción nuclear débil) y dos jets hadrónicos o chorros de hadrones (que son partículas subatómicas que experimentan la interacción nuclear fuerte).

La novedad encontrada radica en que el pico de eventos de colisión se produjo en una región de masa en la que no se esperaba, publica el Fermilab en un comunicado. Dicho pico fue del mismo tipo que se suele asociar a la presencia de otras partículas subatómicas.

Registro en el CDF

Los datos sobre el exceso de colisiones fueron registrados por el Collider Detector (CDF), uno de los dos detectores del Tevatron, afirma Dan Hooper, un físico del Fermilab no implicado en la presente investigación, en declaraciones para la BBC.

El Tevatron acelera protones y antiprotones a una velocidad cercana a la de la luz y los hace colisionar de frente en el detector CDF. De esta forma, el CDF puede analizar los productos de dichas colisiones, y revelar cómo la materia se concreta y qué fuerzas producen la realidad física que nos rodea.

Hooper señala que futuros experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de Ginebra podrían confirmar o refutar el descubrimiento realizado por el CDF. El grado de fiabilidad de los resultados obtenidos en el Tevatron es de 3.2 sigma (menos de una entre 1.375 posibilidades de que el efecto registrado sea fruto de una fluctuación estadística). En física, se considera que un descubrimiento tiene que tener un grado de fiabilidad de 5.0 sigma.

De constatarse en otros experimentos la existencia de la nueva partícula, ésta no estaría contenida en las predicciones del Modelo estándar de física de partículas, que es la teoría que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales que se producen entre las partículas elementales que componen toda la materia.

Gráfico del pico de eventos de colisión registrado. Fuente: Fermilab.
Gráfico del pico de eventos de colisión registrado. Fuente: Fermilab.
Estas fuerzas son la interacción nuclear fuerte, la interacción nuclear débil, la interacción electromagnética y la interacción gravitatoria.

Otras implicaciones

Por otro lado, la futura constatación implicaría que existe un nuevo tipo de fuerza o interacción relacionada con las colisiones subatómicas, hasta ahora desconocida. Si hubiera una quinta fuerza fundamental en la naturaleza, habría que reescribir los libros de texto, afirma Hooper.

Curiosamente, diversos modelos propuestos en los últimos años habían postulado la existencia de nuevas interacciones fundamentales, más allá de las determinadas hasta ahora, y que podrían generar un exceso de colisiones similar al registrado por el CDF.

Por último, de confirmarse el descubrimiento, los físicos se verían obligados a reconsiderar la teoría utilizada para predecir el espectro de fondo. Esta teoría está basada en los procesos físicos estándar establecidos para explicar el comportamiento de las partículas.

La situación tendría importantes implicaciones porque en los cálculos empleados para la medición del espectro de fondo se aplican herramientas teóricas generalmente consideradas fiables y bien comprendidas, que conforman la base de muchas otras predicciones de la física de partículas.

Cuestionar dichas herramientas requeriría del desafío de la comprensión de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, que son el fundamento de la física de partículas actual.

No se trata del bosón de Higgs

Dada la naturaleza del pico de colisiones registrado, los científicos han descartado la posibilidad de que el exceso observado haya sido ocasionado por el bosón de Higgs.

Esta partícula subatómica, misteriosa y evasiva, está siendo buscada por los científicos del Tevatron y del LHC, porque se piensa que permea todo el universo y da masa al resto de las partículas subatómicas, incluyéndose a sí misma.

Los físicos creen que poder definir la masa y la posición del bosón de Higgs, al que se ha dado en llamar la “partícula divina”, supondría un logro científico sin precedentes que supondría hallar la clave perdida del Modelo Estándar de la física de partículas actual.

Sin embargo, según los investigadores, está claro que el pico de colisiones registrado no tiene relación alguna con el bosón de Higgs. Los resultados de la presente investigación han aparecido publicados en arxiv.org.


Viernes, 8 de Abril 2011
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