Un examen de la forma de la carga de un electrón con una precisión sin precedentes ha confirmado que es perfectamente esférico, lo que apoya el modelo estándar de la Física de Partículas.

Una carga ligeramente aplastada podría haber indicado partículas pesadas desconocidas y difíciles de detectar en presencia del electrón, un descubrimiento que podría haber afectado a la comunidad física mundial.

«Si hubiéramos descubierto que la forma no era redonda, ése sería el mayor titular en física de las últimas décadas –afirma Gerald Gabrielse, quien dirigió la investigación en la Universidad de Northwestern–. Pero nuestro descubrimiento sigue siendo igual de importante científicamente porque fortalece el Modelo Estándar de la Física de Partículas y excluye modelos alternativos».

El estudio –que se publica en ‘Nature’– fue dirigido por Gabrielse y John Doyle, profesor de Física en Harvard, y David DeMille, profesor de física en Yale. El trío lidera la Búsqueda de Momentos Dipolares Eléctricos Avanzados de Molécula en Frío (ACME, por sus siglas en inglés), financiada por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF, por sus siglas en inglés) estadounidense.

El Modelo Estándar de la Física de Partículas describe la mayoría de las fuerzas y partículas fundamentales en el universo. El modelo es una imagen matemática de la realidad y ningún experimento de laboratorio realizado lo contradice. Esta falta de contradicción ha sido desconcertante para los físicos durante décadas.

«El modelo estándar tal como está no puede ser correcto porque no puede predecir por qué existe el universo –apunta Gabrielse, profesor de Física de la Junta de Síndicos en Northwestern–. Es una laguna bastante grande». Gabrielse y sus colegas de ACME han pasado sus carreras tratando de cerrar esta brecha al examinar las predicciones del Modelo Estándar y luego tratar de confirmarlas a través de experimentos de mesa en el laboratorio.

Al tratar de «arreglar» el Modelo Estándar, muchos modelos alternativos predicen que la esfera aparentemente uniforme de un electrón está en realidad aplastada asimétricamente. Uno de esos modelos, llamado Modelo Supersimétrico, postula que partículas subatómicas pesadas y desconocidas influyen en el electrón para alterar su forma perfectamente esférica, un fenómeno no probado llamado «momento dipolar eléctrico». Estas partículas más pesadas y sin descubrir podrían ser responsables de algunos de los misterios más deslumbrantes del universo y posiblemente podrían explicar por qué el universo está hecho de materia en lugar de antimateria.

«Casi todos los modelos alternativos dicen que la carga de electrones podría estar aplastada, pero simplemente no lo hemos visto con suficiente sensibilidad –plantea Gabrielse, director fundador del nuevo Centro de Física Fundamental de Northwestern–. Es por eso que decidimos mirar allí con una precisión más alta de lo que nunca antes se había observado».

El electrón es redondo

El equipo de ACME investigó esta pregunta disparando un haz de moléculas de óxido de torio frías a una cámara del tamaño de un escritorio grande. Luego, los investigadores estudiaron la luz emitida por las moléculas. Una luz torcida indicaría un momento dipolo eléctrico.

Cuando la luz no se torció, el equipo de investigación concluyó que la forma del electrón era, de hecho, redonda, confirmando la predicción del Modelo Estándar. El hecho de que no haya evidencia de un momento dipolo eléctrico significa que no hay evidencia de esas partículas hipotéticas más pesadas. Si estas partículas existen, sus propiedades difieren de las predichas por los teóricos.

«Nuestro resultado dice a la comunidad científica que necesitamos repensar seriamente algunas de las teorías alternativas», apunta DeMille. En 2014, el equipo de ACME realizó la misma medición con un aparato más simple. Al utilizar métodos de láser mejorados y diferentes frecuencias de láser, el experimento actual era un orden de magnitud más sensible que su predecesor.

«Si un electrón fuera del tamaño de la Tierra, podríamos detectar si el centro de la Tierra estaba a una distancia un millón de veces más pequeña que un cabello humano –explica Gabrielse–. Así de sensible es nuestro aparato». Gabrielse, DeMille, Doyle y sus equipos planean seguir afinando sus instrumentos para realizar mediciones cada vez más precisas.

Hasta que los investigadores encuentren evidencia de lo contrario, la forma redonda de los electrones y los misterios del universo permanecerán. «Sabemos que el modelo estándar está mal, pero parece que no podemos encontrar dónde está mal. Es como una gran novela de misterio –dice Gabrielse–. Debemos ser muy cuidadosos sobre hacer suposiciones de que nos estamos acercando a resolver el misterio, pero tengo una gran esperanza de que nos estamos acercando a este nivel de precisión».

Fuente: europapress.es