Un electrón tiene un momento (magnético). Este es un gran problema

En la física clásica, el vacío es el vacío total, una verdadera manifestación de la nada. Pero la física cuántica dice que el espacio vacío no es en realidad vacío. En cambio, zumba con partículas "virtuales" que aparecen y desaparecen demasiado rápido para ser detectadas. Los científicos saben que estas partículas virtuales están ahí porque cambian de forma apreciable las propiedades de las partículas ordinarias.

Una propiedad clave que cambian estas partículas efervescentes es el pequeño campo magnético generado por un solo electrón, conocido como su momento magnético. En teoría, si los científicos pudieran explicar todos los tipos de partículas virtuales que existen, podrían hacer los cálculos y descubrir el los correctos cómo el momento magnético distorsionado del electrón debe ser por nadar en esta piscina virtual de partículas. Con herramientas suficientemente precisas, podrían contrastar su trabajo con la realidad. Determinar este valor con la mayor precisión posible ayudaría a los médicos a identificar las partes que son viciosas en el momento magnético del electrón, algunas de las cuales pueden pertenecer a un sector oculto de nuestro universo donde, por ejemplo, reside la siempre esquiva materia oscura.

En febrero, cuatro investigadores de la Universidad Northwestern anunciaron que habían hecho precisamente eso. resultadospublicado en V Cartas de exploración físicacontar el momento magnético del electrón con una precisión sorprendente: 14 decimales y más del doble de precisión que medición anterior en 2008.ya

Esto puede parecer una exageración. Pero hay mucho más en juego que la precisión matemática. Al medir el momento magnético, los científicos están probando la base teórica de la física de partículas: el modelo estándar. Como versión física de la tabla periódica, se presenta como un diagrama de todas las partículas conocidas en la naturaleza: las subatómicas que componen la materia, como los quarks y los electrones, y las que transportan o median fuerzas, como los gluones y fotones El modelo viene con un conjunto de reglas sobre cómo se comportan estas partículas.

Pero los físicos saben que el modelo estándar está incompleto; es probable que falten algunos elementos. Las predicciones basadas en modelos a menudo no coinciden con las observaciones del mundo real. No puede explicar acertijos clave como cómo el universo se infló a su tamaño actual después del Big Bang, o incluso cómo podría existir, lleno de materia y en su mayoría ausente de la antimateria que lo habría anulado. El modelo tampoco dice nada sobre la materia oscura que aglutina a las galaxias, o la energía oscura que impulsa la expansión cósmica. Quizás su inconveniente más obvio es la incapacidad de tener en cuenta la gravedad. Por lo tanto, las mediciones increíblemente precisas de partículas conocidas son clave para encontrar lo que falta porque ayudan a los médicos a cerrar las brechas en el modelo estándar.

"El modelo estándar es nuestra mejor descripción de la realidad física", dijo Gerald Gabriels, físico de la Universidad Northwestern y coautor del nuevo estudio y del resultado de 2008. "Es una teoría muy exitosa porque puede predecir cualquier cosa que podamos medir y probar en la Tierra, pero eso hace que el universo sea falible”.

De hecho, la predicción más precisa que hace el modelo estándar es el valor del momento magnético del electrón. Si el momento magnético predicho no coincide con lo que se ve en los experimentos, la discrepancia puede ser una pista de que hay partículas virtuales no detectadas. "Siempre digo que la naturaleza te dice qué ecuaciones son correctas", dijo Xin Fan, médico de la Universidad Northwestern que dirigió la investigación como estudiante de posgrado en la Universidad de Harvard. "Y la única forma en que puedes probarlo es si comparas tu teoría con el mundo real".