Una partícula recién medida puede alterar la física conocida

Los físicos han descubierto que una partícula elemental llamada bosón W parece ser demasiado pesada en un 0,1%, una pequeña discrepancia que podría presagiar un gran cambio en la física fundamental.

la medida, anunciado el 7 de abril en el diario cienciaproviene de un antiguo colisionador de partículas en el Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi en Batavia, Illinois, que rompió sus últimos protones hace una década. Aproximadamente 400 miembros de la colaboración Collider Detector en Fermilab (CDF) continúan analizando los bosones W producidos por un colisionador llamado Tevatron, que persigue innumerables fuentes de error para alcanzar niveles de precisión sin precedentes.

Si el exceso de peso de W sobre la predicción teórica estándar puede confirmarse de forma independiente, el descubrimiento significaría la existencia de partículas o fuerzas no descubiertas y conduciría a la primera reescritura importante de las leyes de la física cuántica en medio siglo.

"Esto sería un cambio completo en la forma en que vemos el mundo", incluso rivalizando potencialmente con la importancia del descubrimiento del bosón de Higgs en 2012. Sven Heinmeierun físico del Instituto de Física Teórica de Madrid, que no forma parte de la FCD. "Higgs encaja bien con la imagen previamente conocida. Esta sería un área completamente nueva para entrar".

El descubrimiento llega en un momento en que la comunidad física anhela fallas en el modelo estándar de la física de partículas elementales, el conjunto de ecuaciones de larga duración que captura todas las partículas y fuerzas conocidas. Se sabe que el modelo estándar está incompleto, dejando varios grandes misterios sin resolver, como la naturaleza de la materia oscura. La sólida experiencia de la colaboración de CDF hace que su nuevo resultado sea una amenaza confiable para el modelo estándar.

"Han hecho cientos de medidas hermosas", dijo. Aida El Qadrafísico teórico de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign. "Se sabe que son cuidadosos".

Pero nadie está lanzando champán todavía. Si bien la nueva medición de masa W, tomada sola, se desvió drásticamente del pronóstico del modelo estándar, otros experimentos con el peso de W han arrojado resultados menos dramáticos (aunque menos precisos). En 2017por ejemplo, el experimento ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones en Europa mide la masa de la partícula W y descubrió que solo pesaba un cabello más de lo que dice el modelo estándar. El choque entre CDF y ATLAS sugiere que uno o ambos grupos han pasado por alto algunas rarezas sutiles de sus experimentos.

"Me gustaría confirmar y comprender la diferencia con las mediciones anteriores", dijo Guillaume Unal, físico del CERN, el laboratorio que alberga el Gran Colisionador de Hadrones y miembro del experimento ATLAS. "El bosón W debe ser el mismo en ambos lados del Atlántico".

"Es una obra monumental", dijo. Frank Wilczekganador del Premio Nobel de Física en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, "pero es muy difícil saber qué hacer con él".

débil descalzo

Los bosones W, junto con los bosones Z, median la fuerza débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo. A diferencia de la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza fuerte, la fuerza débil no empuja ni tira tanto, sino que transforma las partículas más pesadas en otras más ligeras. Un muón se descompone espontáneamente en un bosón W y un neutrino, por ejemplo, y luego W se convierte en un electrón y otro neutrino. El cambio subatómico asociado en la forma provoca radiactividad y ayuda a mantener el sol brillando.

Varios experimentos han medido las masas de los bosones W y Z durante los últimos 40 años. La masa del bosón W resultó ser un objetivo particularmente atractivo. Mientras que otras masas de partículas simplemente deben medirse y aceptarse como hechos naturales, la masa W se puede predecir combinando un puñado de otras propiedades cuánticas medibles en ecuaciones modelo estándar.

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