jueves, 20 de abril de 2017

Anomalía detectada en el Gran Colisionador de Hadrones podría cambiar la teoría con que se explica el universo

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Si algo ha sido estudiado exhaustivamente es el universo. Desde los tiempos en que el ser humano no contaba más que con sus ojos para observar las estrellas, hasta ahora en que nos servimos de grandes y avanzados telescopios y de otras tecnologías no menos impresionantes, la vastedad cósmica que nos rodea y en la cual también habitamos es un objeto permanente de fascinación, investigación y conocimiento.
A partir de la década de 1970, casi todo lo que se sabía hasta entonces y se supo después sobre el universo se integró en una sola teoría, el “modelo estándar de la física de partículas”, que describe y explica tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas del universo, a saber: el electromagnetismo, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil (dejando fuera la gravedad); asimismo, incluye una clasificación de las partículas elementales conocidas. Se trata, hasta cierto punto, de una teoría que aspira a explicar todo fenómeno físico que sucede en esta realidad, aunque, paradójicamente, deja fuera muchos enigmas del cosmos, como el comportamiento de las partículas de materia oscura o el funcionamiento de la gravedad (que hasta ahora sólo se ha explicado con la teoría general de la relatividad de Einstein).
Por estos días, sin embargo, el modelo estándar se ha tambaleado a raíz de una observación realizada en el Gran Colisionador de Hadrones, esa máquina portentosa que cada cierto tiempo se vuelve noticia y gracias a la cual hace un par de años se comprobó la existencia del bosón de Higgs, la llamada “partícula de Dios” necesaria para explicar cómo después del Big Bang la materia adquirió masa.
Entre los experimentos que se mantienen en el CERN (el centro donde se encuentra el Colisionador), uno en especial tiene como propósito recrear las condiciones del Big Bang para saber qué ocurrió después de éste para que la materia sobreviviera y, eventualmente, formara el universo. A esto se le conoce como LHCb, siglas en inglés para “Large Hardon Collider beauty experiment”, en marcha desde el 2016. Entre otros resultados, el LHCb ha descubierto cinco nuevas partículas y ha aportado evidencia para probar la asimetría entre la materia y la antimateria.
En su experimento más reciente, al hacer colisionar un tipo de partículas elementales llamadas mesones B (formadas por un quark y un antiquark), el LHCb puso en duda las predicciones del modelo estándar en cuanto al número y tipo de partículas que deberían producirse por este choque.
Según el modelo, dicha colisión debería producir electrones y muones en partes iguales (ambos, partículas de masa baja e interacción débil y electromagnética), pero en el experimento del LHCb se observó que la colisión de mesones B genera 30% menos muones que electrones –fenómeno que en la física de partículas se conoce como “decaimiento”.
Los científicos involucrados en la prueba mostraron estas observaciones sólo como una “indicación”, no tanto como un descubrimiento. Sin embargo, de corroborarse, sin duda esto podría ser el primer paso en uno de los principales objetivos del CERN: encontrar nuevos caminos para la física de partículas más allá del modelo estándar.
Algunos términos útiles
Gran Colisionador de Hadrones: una máquina con forma de anillo situada a 27km de profundidad en Ginebra, dentro las instalaciones del CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), en donde es posible acelerar partículas a una velocidad cercana a la de la luz, con el objetivo de hacerlas colisionar. Este choque produce otras partículas debido a la energía liberada, usualmente inestables y con un tiempo de existencia de milésimas de nanosegundo.
Partículas elementales (o fundamentales): las partículas que conforman la materia conocida y las cuales reciben este nombre porque no se conoce que estén compuestas por otras partículas (es decir, no tienen estructura interna). Se clasifican de acuerdo a su “espín” (castellanización de spin, giro) en dos categorías fundamentales: fermiones y bosones. Todos los fermiones conocidos tienen espines semienteros y los bosones espines enteros.
Entre los fermiones se encuentran los quarks y los leptones (y sus respectivas antipartículas: antiquarks y antileptones, que son idénticos en todas sus características excepto por la carga, que en su caso es negativa).
Los quarks son las partículas que conforman los hadrones y se caracterizan por tener una interacción nuclear fuerte.
Los leptones son partículas de interacción débil y electromagnética y se dividen en seis tipos: electrón, electrón neutrino, muon, muon neutrino, tauón y tauón neutrino (con sus correspondientes antipartículas).
Los bosones se dividen en fotón, bosón W, bosón Z, gluón, bosón de Higgs y gravitón (este último de existencia aún no comprobada). Los bosones elementales son los responsables de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas del universo.
Fuerzas o interacciones fundamentales: las interacciones subatómicas básicas conocidas, resultado de la excitación cuántica entre partículas. Las fuerzas fundamentales son cuatro: la gravitacional, la electromagnética, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil.
Fuentes
https://www.universetoday.com/135091/cern-declares-war-standard-model/
http://www.thehindu.com/sci-tech/science/how-a-new-discovery-shakes-up-the-standard-model-of-particle-physics/article18112302.ece
http://www.lavanguardia.com/ciencia/20170419/421840766866/cern-lhc-particula-nueva-fisica.html

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