{"id":27109,"date":"2022-05-12T08:56:15","date_gmt":"2022-05-12T14:56:15","guid":{"rendered":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=27109"},"modified":"2022-05-12T08:56:15","modified_gmt":"2022-05-12T14:56:15","slug":"el-modelo-estandar-de-fisica-de-particulas-puede-estar-roto","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/ciencia\/el-modelo-estandar-de-fisica-de-particulas-puede-estar-roto\/","title":{"rendered":"El modelo est\u00e1ndar de f\u00edsica de part\u00edculas puede estar roto"},"content":{"rendered":"

Como f\u00edsico que trabaja en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el Cern, una de las preguntas m\u00e1s frecuentes que me hacen es “\u00bfCu\u00e1ndo vas a encontrar algo?”.\u00a0Resistiendo la tentaci\u00f3n de responder sarc\u00e1sticamente “\u00bfAparte del bos\u00f3n de Higgs, que gan\u00f3 el Premio Nobel, y una gran cantidad de nuevas part\u00edculas compuestas?”, Me doy cuenta de que la raz\u00f3n por la que la pregunta se plantea con tanta frecuencia se debe a c\u00f3mo hemos retratado el progreso en f\u00edsica de part\u00edculas al resto del mundo.<\/span><\/p>\n

A menudo hablamos de progreso en t\u00e9rminos de descubrir nuevas part\u00edculas, y con frecuencia lo es.\u00a0El estudio de una nueva part\u00edcula muy pesada nos ayuda a ver los procesos f\u00edsicos subyacentes, a menudo sin molestos ruidos de fondo.\u00a0Eso facilita la explicaci\u00f3n del valor del descubrimiento al p\u00fablico y a los pol\u00edticos.<\/span><\/p>\n

Recientemente, sin embargo, una serie de mediciones precisas de part\u00edculas y procesos est\u00e1ndar de pantano ya conocidos han amenazado con sacudir la f\u00edsica.\u00a0Y con el LHC prepar\u00e1ndose para funcionar\u00a0con mayor energ\u00eda e intensidad<\/a>\u00a0que nunca, es hora de comenzar a discutir ampliamente las implicaciones.<\/span><\/p>\n

En verdad, la f\u00edsica de part\u00edculas siempre ha procedido de dos maneras, de las cuales las nuevas part\u00edculas son una.\u00a0La otra es haciendo mediciones muy precisas que prueben las predicciones de las teor\u00edas y busquen desviaciones de lo esperado.<\/span><\/p>\n

La evidencia temprana de la teor\u00eda de la relatividad general de Einstein, por ejemplo, provino del descubrimiento de peque\u00f1as desviaciones en las posiciones aparentes de las estrellas y del movimiento de Mercurio en su \u00f3rbita.<\/span><\/p>\n

Tres hallazgos clave<\/span><\/h3>\n

Las part\u00edculas obedecen a una teor\u00eda contraria a la intuici\u00f3n pero enormemente exitosa llamada mec\u00e1nica cu\u00e1ntica.\u00a0Esta teor\u00eda muestra que las part\u00edculas demasiado masivas para generarse directamente en una colisi\u00f3n de laboratorio a\u00fan pueden influir en lo que hacen otras part\u00edculas (a trav\u00e9s de algo llamado “fluctuaciones cu\u00e1nticas”).\u00a0Sin embargo, las mediciones de tales efectos son muy complejas y mucho m\u00e1s dif\u00edciles de explicar al p\u00fablico.<\/span><\/p>\n

Pero los resultados recientes que insin\u00faan una nueva f\u00edsica inexplicable m\u00e1s all\u00e1 del modelo est\u00e1ndar son de este segundo tipo.\u00a0Los estudios detallados\u00a0del experimento LHCb<\/a>\u00a0encontraron que una part\u00edcula conocida como quark de belleza (los quarks forman los protones y neutrones en el n\u00facleo at\u00f3mico) “decae” (se desmorona) en un electr\u00f3n con mucha m\u00e1s frecuencia que en un mu\u00f3n: el electr\u00f3n es m\u00e1s pesado, pero por lo dem\u00e1s id\u00e9ntico, hermano.\u00a0De acuerdo con el modelo est\u00e1ndar, esto no deber\u00eda suceder, lo que sugiere que nuevas part\u00edculas o incluso fuerzas de la naturaleza pueden influir en el proceso.<\/span><\/p>\n

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\"Imagen<\/span>
Experimento LHCb.\u00a0Cr\u00e9dito de la imagen: Cern<\/em><\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n

Curiosamente, sin embargo, las mediciones de procesos similares que involucran a los “quarks superiores” del experimento ATLAS en el LHC muestran que esta descomposici\u00f3n\u00a0ocurre a la misma velocidad<\/a>\u00a0para los electrones y los muones.<\/span><\/p>\n

Mientras tanto, el experimento Muon g-2 en Fermilab en los EE. UU. ha realizado recientemente\u00a0estudios muy precisos sobre<\/a>\u00a0c\u00f3mo los muones “se tambalean” a medida que su “giro” (una propiedad cu\u00e1ntica) interact\u00faa con los campos magn\u00e9ticos circundantes.\u00a0Encontr\u00f3 una desviaci\u00f3n peque\u00f1a pero significativa de algunas predicciones te\u00f3ricas, lo que nuevamente sugiere que pueden estar trabajando fuerzas o part\u00edculas desconocidas.<\/span><\/p>\n

El\u00a0\u00faltimo resultado sorprendente<\/a>\u00a0es una medida de la masa de una part\u00edcula fundamental llamada\u00a0bos\u00f3n W<\/a>\u00a0, que lleva la fuerza nuclear d\u00e9bil que gobierna la desintegraci\u00f3n radiactiva.\u00a0Despu\u00e9s de muchos a\u00f1os de recopilaci\u00f3n y an\u00e1lisis de datos, el experimento, tambi\u00e9n en Fermilab, sugiere que es significativamente m\u00e1s pesado de lo que predice la teor\u00eda, desvi\u00e1ndose en una cantidad que no suceder\u00eda por casualidad en m\u00e1s de un mill\u00f3n de experimentos.\u00a0Una vez m\u00e1s, puede ser que part\u00edculas a\u00fan no descubiertas se sumen a su masa.<\/span><\/p>\n

Curiosamente, sin embargo, esto tambi\u00e9n est\u00e1 en desacuerdo con algunas mediciones de menor precisi\u00f3n del LHC (presentadas en\u00a0este estudio<\/a>\u00a0y\u00a0este<\/a>\u00a0).<\/span><\/p>\n

El veredicto<\/span><\/h3>\n

Si bien no estamos absolutamente seguros de que estos efectos requieran una explicaci\u00f3n novedosa, parece estar aumentando la evidencia de que se necesita algo de f\u00edsica nueva.<\/span><\/p>\n

Por supuesto, habr\u00e1 casi tantos nuevos mecanismos propuestos para explicar estas observaciones como te\u00f3ricos.\u00a0Muchos buscar\u00e1n varias formas de ”\u00a0supersimetr\u00eda<\/a>\u00a0“.\u00a0Esta es la idea de que hay el doble de part\u00edculas fundamentales en el modelo est\u00e1ndar de lo que pens\u00e1bamos, y cada part\u00edcula tiene un “s\u00faper compa\u00f1ero”.\u00a0Estos pueden involucrar bosones de Higgs adicionales (asociados con el campo que da su masa a las part\u00edculas fundamentales).<\/span><\/p>\n

Otros ir\u00e1n m\u00e1s all\u00e1, invocando ideas de moda menos recientes como \u201c\u00a0tecnicolor<\/a>\u00a0\u201d, lo que implicar\u00eda que existen fuerzas adicionales de la naturaleza (adem\u00e1s de la gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares d\u00e9bil y fuerte), y podr\u00eda significar que el bos\u00f3n de Higgs es de hecho un objeto compuesto hecho de otras part\u00edculas.\u00a0Solo los experimentos revelar\u00e1n la verdad del asunto, lo cual es una buena noticia para los experimentadores.<\/span><\/p>\n

Todos los equipos experimentales detr\u00e1s de los nuevos hallazgos son muy respetados y han trabajado en los problemas durante mucho tiempo.\u00a0Dicho esto, no es una falta de respeto hacia ellos se\u00f1alar que estas mediciones son extremadamente dif\u00edciles de realizar.\u00a0Adem\u00e1s, las predicciones del modelo est\u00e1ndar generalmente requieren c\u00e1lculos en los que se deben realizar aproximaciones.\u00a0Esto significa que diferentes te\u00f3ricos pueden predecir masas y tasas de descomposici\u00f3n ligeramente diferentes seg\u00fan las suposiciones y el nivel de aproximaci\u00f3n realizado.\u00a0Entonces, puede ser que cuando hagamos c\u00e1lculos m\u00e1s precisos, algunos de los nuevos hallazgos encajen con el modelo est\u00e1ndar.<\/span><\/p>\n

Del mismo modo, puede ser que los investigadores est\u00e9n utilizando interpretaciones sutilmente diferentes y, por lo tanto, encuentren resultados inconsistentes.\u00a0La comparaci\u00f3n de dos resultados experimentales requiere una verificaci\u00f3n cuidadosa de que se haya utilizado el mismo nivel de aproximaci\u00f3n en ambos casos.<\/span><\/p>\n

Ambos son ejemplos de fuentes de “incertidumbre sistem\u00e1tica” y, si bien todos los involucrados hacen todo lo posible para cuantificarlas, pueden surgir complicaciones imprevistas que las subestimen o las sobreestimen.<\/span><\/p>\n

Nada de esto hace que los resultados actuales sean menos interesantes o importantes.\u00a0Lo que ilustran los resultados es que existen m\u00faltiples caminos hacia una comprensi\u00f3n m\u00e1s profunda de la nueva f\u00edsica, y todos deben explorarse.<\/span><\/p>\n

Con el reinicio del LHC, todav\u00eda hay perspectivas de que se generen nuevas part\u00edculas a trav\u00e9s de procesos m\u00e1s raros o que se encuentren ocultas bajo fondos que a\u00fan tenemos que desenterrar.\"La<\/span><\/p>\n

Este art\u00edculo se vuelve a publicar de\u00a0<\/em>The Conversation\u00a0<\/a>bajo una licencia Creative Commons.\u00a0Lee el\u00a0art\u00edculo original<\/a>\u00a0.<\/em><\/span><\/p>\n

Fuente:<\/p>\n

Jones, R. (2022, 12 mayo). The Standard Model of Particle Physics May Be Broken<\/i>. Singularity Hub. Recuperado 12 de mayo de 2022, de https:\/\/singularityhub.com\/2022\/05\/12\/the-standard-model-of-particle-physics-may-be-broken\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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