Estudio sorprendente amenaza con sacudir la física de partículas

Los físicos anuncian que han realizado la medición más precisa de la masa de una partícula clave: el bosón W. Sin embargo, esto difiere considerablemente de las predicciones anteriores. Si se confirman, estos resultados podrían trastornar el modelo estándar de la física de partículas.

Desarrollado en la década de 1970, el modelo estándar de física de partículas es un modelo particularmente riguroso para explicar las interacciones de partículas y la mayoría de las fuerzas fundamentales. No cubre todo (las principales piezas que faltan incluyen la materia oscura o la energía oscura, por ejemplo), pero lo que cubre tiende a resistir los experimentos destinados a probar las predicciones. Bueno, no siempre. Una partícula, la bosón wde hecho amenaza con perforar un agujero en este modelo limpio.

Medición ultraprecisa

Los bosones W son partículas elementales que llevan el fuerza débil, mediadores de procesos nucleares como los que operan en el corazón de las estrellas. De acuerdo con el modelo estándar, su masa está relacionada con las masas del bosón de Higgs y una partícula subatómica llamada quark top.

Como parte de un nuevo esfuerzo, una colaboración de varios cientos de físicos quería hacer una nueva estimación de la masa de esta partícula. Para hacer esto, los investigadores pasaron una década examinando 4,2 millones de candidatos recopilados durante los últimos veinticinco años en el Tevatron. Se trata de un antiguo acelerador de partículas Fermilab ubicado en Illinois (EE.UU.).

A partir de estos datos, el equipo pudo calcular el masa del bosón W dentro de 0.01%, que es el doble de precisa que las mediciones anteriores. Según estos nuevos cálculos, el bosón W tendría una masa de 80.433,5 megaelectronvoltios (MeV) con una incertidumbre de +/- 9,4 MeV. Sin embargo, la medida predicha por el modelo estándar colocó esta masa en 80.357 MeV a +/-19 MeV.

Para consolidar aún más la anomalía, la masa del bosón W también se midió recientemente utilizando datos recopilados en el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas más grande del mundo. Este equipo llegó a un valor de 80.354 MeV (+/- 32 MeV), que se acerca al que da el modelo estándar.

w partículas bosónicas
El Detector Colisionador Fermilab (CDF). Créditos: Fermilab

Resultados que cuestionan

Naturalmente, estos nuevos resultados publicados en la revista Science causaron revuelo en la comunidad física, lo que provocó que algunos que no estaban involucrados en el estudio los cuestionaran. Los científicos detrás del nuevo análisis dicen que los procedimientos utilizados para llegar a su figura han sido examinados adecuadamente durante muchos años.

La cantidad de mejoras y comprobaciones adicionales realizadas en nuestro resultado es enorme.“, confirma Ashutosh Kotwal, autor principal de este trabajo”.Tomamos en cuenta nuestra mejor comprensión de nuestro detector de partículas, así como los avances en la comprensión teórica y experimental de las interacciones del bosón W con otras partículas. Cuando finalmente revelamos el resultado, descubrimos que difería de la predicción del modelo estándar.“.

Si se verifica, esta nueva masa podría insinuar partículas desconocidas o nueva física más allá del modelo estándar. En otras palabras, a pesar de que faltan algunas piezas, lo que hoy nos permite explicar el buen funcionamiento del Universo podría ser completamente desafiado. Por lo tanto, serán necesarias más investigaciones para ayudar a desentrañar el misterio.