Investigadores del Gran Colisionador de Hadrones han detectado anomalías en el comportamiento de ciertas partículas que no encajan con la teoría que ha dominado la física hasta ahora
Durante más de 50 años, el Modelo Estándar ha sido la mejor descripción que tenemos de las partículas fundamentales y las fuerzas que gobiernan el universo. Es una teoría construida sobre dos de los mayores logros del siglo XX, la mecánica cuántica y la relatividad especial de Einstein, y ha superado décadas de nuevas investigaciones cada vez más exigentes. Esto podría estar cerca de cambiar. Investigadores del experimento LHCb, ubicado en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, en Ginebra, han publicado resultados que muestran una discrepancia significativa entre lo que predice el Modelo Estándar y lo que ocurre realmente dentro del acelerador.
El LHC es un acelerador de partículas construido en un túnel circular de 27 kilómetros bajo la frontera franco-suiza. Su función principal es hacer colisionar haces de protones a velocidades cercanas a la de la luz para analizar los componentes más básicos de la materia.
En el experimento LHCb, los científicos analizan en detalle los productos de esas colisiones. En su nuevo estudio, aceptado para su publicación en Physical Review Letters, se han centrado en el comportamiento de partículas subatómicas llamadas mesones B. Los resultados demuestran que su desintegración no sigue el guion esperado.
Qué ha pasado
En este caso, el foco está en un proceso conocido como desintegración penguin electrodébil, un nombre que viene de la silueta de un pingüino que aparece en el diagrama que representa el recorrido de las partículas implicadas. Lo que ocurre es que un mesón B se transforma en cuatro partículas distintas: un kaón, un pión y dos muones. Durante ese proceso, un tipo de quark (el quark belleza) se convierte en otro (el quark extraño).
Los investigadores aseguran que el tipo de desintegración es extraordinariamente raro, ya que de cada millón de mesones B, solo uno decae de esta manera. Precisamente esa rareza lo convierte en un detector sensible de efectos que el Modelo Estándar no contempla, porque cualquier partícula nueva y masiva —aunque no pueda crearse directamente en el LHC— podría dejar su huella en este proceso.
El equipo analizó aproximadamente 650.000 millones de desintegraciones de mesones B registradas entre 2011 y 2018. Al comparar los ángulos y energías de las partículas producidas con las predicciones teóricas, encontraron cuatro desviaciones respecto al Modelo Estándar. Eso significa que la probabilidad de que esa discrepancia sea fruto del azar, si el Modelo Estándar fuera correcto, es de apenas una entre 16.000.
No es el umbral de certeza (cinco sigma) que la física de partículas exige para proclamar un descubrimiento y que es equivalente a una probabilidad de error de una entre 1,7 millones. Pero la señal es lo suficientemente robusta como para tomársela en serio. Además, resultados independientes del experimento CMS, también en el LHC y publicados a principios de 2025, apuntan en la misma dirección. «Aunque los resultados del CMS no son tan precisos como los del LHCb, coinciden bien, lo que refuerza el caso», señalan los autores del estudio.
Y qué pasará ahora
Los propios investigadores reconocen que quedan preguntas sin responder que impiden, por ahora, afirmar con rotundidad que se ha observado física más allá del Modelo Estándar. El principal escollo son los llamados charming penguins (pingüinos encantadores), un conjunto de procesos del propio Modelo Estándar cuyas contribuciones son muy difíciles de calcular con precisión. Si su influencia fuera mayor de lo estimado, podría explicar parte de la anomalía sin necesidad de invocar nueva física.
Sin embargo, las estimaciones más recientes sugieren que su efecto no es suficientemente grande para justificar los datos anómalos. Y una combinación de modelos teóricos con datos experimentales del propio LHCb refuerza esa conclusión. Si la anomalía se confirma, el abanico de teorías alternativas es amplio. Muchas de ellas incluyen partículas hipotéticas llamadas leptoquarks, que unirían dos familias de partículas que en el Modelo Estándar permanecen separadas: los leptones y los quarks. Otras proponen versiones más pesadas de partículas ya conocidas.
Desde 2018, el LHCb ha registrado tres veces más desintegraciones de mesones B y los investigadores aseguran que, en cualquier caso, el tiempo juega a favor de la confirmación. «Se prevén nuevos avances para la década de 2030 con el fin de aprovechar las futuras mejoras del LHC y obtener un conjunto de datos 15 veces mayor. Este paso definitivo permitirá llegar a conclusiones concluyentes, lo que podría abrir las puertas a una nueva comprensión del funcionamiento del universo en su nivel más elemental», aseguran.
Fuente: elconfidencial.com
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