{"id":12514,"date":"2021-10-20T10:38:35","date_gmt":"2021-10-20T15:38:35","guid":{"rendered":"https:\/\/einsteresante.com\/?p=12514"},"modified":"2021-10-20T10:38:36","modified_gmt":"2021-10-20T15:38:36","slug":"fisicos-podrian-haber-descubierto-una-nueva-fuerza-de-la-naturaleza-en-experimento-del-lhc","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/2021\/10\/20\/fisicos-podrian-haber-descubierto-una-nueva-fuerza-de-la-naturaleza-en-experimento-del-lhc\/","title":{"rendered":"F\u00edsicos podr\u00edan haber descubierto una “nueva fuerza de la naturaleza” en experimento del LHC"},"content":{"rendered":"\n

Por<\/em>: Harry Cliff<\/p>\n\n\n\n

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) provoc\u00f3 entusiasmo en todo el mundo en marzo cuando los f\u00edsicos de part\u00edculas informaron pruebas tentadoras de nueva f\u00edsica, potencialmente una nueva fuerza de la naturaleza. Ahora, nuestro nuevo resultado, que a\u00fan no ha sido revisado por pares, del colisionador de part\u00edculas gigantesco del CERN parece estar agregando m\u00e1s apoyo a la idea. Nuestra mejor teor\u00eda actual de part\u00edculas y fuerzas se conoce como el modelo est\u00e1ndar, que describe todo lo que sabemos sobre las cosas f\u00edsicas que componen el mundo que nos rodea con una precisi\u00f3n infalible.<\/p>\n\n\n\n

El modelo est\u00e1ndar es sin duda la teor\u00eda cient\u00edfica m\u00e1s exitosa jam\u00e1s escrita y, sin embargo, al mismo tiempo sabemos que debe estar incompleta. Es famoso que describe solo tres de las cuatro fuerzas fundamentales: la fuerza electromagn\u00e9tica y las fuerzas fuerte y d\u00e9bil, dejando de lado la gravedad. No tiene explicaci\u00f3n para la materia oscura que la astronom\u00eda nos dice que domina el Universo y no puede explicar c\u00f3mo sobrevivi\u00f3 la materia durante el Big Bang.<\/p>\n\n\n\n

Por lo tanto, la mayor\u00eda de los f\u00edsicos conf\u00edan en que debe haber m\u00e1s ingredientes c\u00f3smicos por descubrir, y estudiar una variedad de part\u00edculas fundamentales conocidas como quarks de belleza es una forma particularmente prometedora de obtener pistas de lo que podr\u00eda haber ah\u00ed fuera. Los quarks de belleza, a veces llamados quarks de fondo, son part\u00edculas fundamentales, que a su vez forman part\u00edculas m\u00e1s grandes. Hay seis sabores de quarks que se denominan up, down, charm, strange, top\/truth y bottom\/beauty. Los quarks up y down, por ejemplo, forman los protones y neutrones en el n\u00facleo at\u00f3mico.<\/p>\n\n\n\n

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Experimento LHCb. (CERN)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Los quarks beauty son inestables, viven en promedio solo alrededor de 1,5 billon\u00e9simas de segundo antes de descomponerse en otras part\u00edculas. La forma en que se descomponen los quarks beauty puede verse fuertemente influenciada por la existencia de otras part\u00edculas o fuerzas fundamentales.<\/p>\n\n\n\n

Cuando un quark de belleza decae, se transforma en un conjunto de part\u00edculas m\u00e1s ligeras, como los electrones, a trav\u00e9s de la influencia de la fuerza d\u00e9bil. Una de las formas en que una nueva fuerza de la naturaleza podr\u00eda darse a conocer a nosotros es cambiando sutilmente la frecuencia con la que los quarks de belleza se descomponen en diferentes tipos de part\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n

El art\u00edculo de marzo se bas\u00f3 en datos del experimento LHCb, uno de los cuatro detectores de part\u00edculas gigantes que registran el resultado de las colisiones de energ\u00eda ultra alta producidas por el LHC. La “b” en LHCb significa “beauty”.<\/p>\n\n\n\n

Encontr\u00f3 que los quarks beauty se descompon\u00edan en electrones y sus primos m\u00e1s pesados \u200b\u200bllamados muones a diferentes velocidades. Esto fue realmente sorprendente porque, seg\u00fan el modelo est\u00e1ndar, el mu\u00f3n es b\u00e1sicamente una copia de carbono del electr\u00f3n, id\u00e9ntico en todos los sentidos, excepto por ser unas 200 veces m\u00e1s pesado. Esto significa que todas las fuerzas deben tirar de electrones y muones con la misma fuerza; cuando un quark de belleza se desintegra en electrones o muones a trav\u00e9s de la fuerza d\u00e9bil, debe hacerlo con la misma frecuencia.<\/p>\n\n\n\n

En cambio, mis colegas descubrieron que la desintegraci\u00f3n del mu\u00f3n solo ocurr\u00eda en un 85% con la frecuencia con la que se desintegra el electr\u00f3n. Suponiendo que el resultado sea correcto, la \u00fanica forma de explicar tal efecto ser\u00eda si alguna nueva fuerza de la naturaleza que atrae electrones y muones de manera diferente est\u00e1 interfiriendo con la descomposici\u00f3n de los quarks beauty.<\/p>\n\n\n\n

El resultado provoc\u00f3 un gran entusiasmo entre los f\u00edsicos de part\u00edculas. Hemos estado buscando se\u00f1ales de algo m\u00e1s all\u00e1 del modelo est\u00e1ndar durante d\u00e9cadas y, a pesar de diez a\u00f1os de trabajo en el LHC, hasta ahora no se ha encontrado nada concluyente. Entonces, descubrir una nueva fuerza de la naturaleza ser\u00eda un gran problema y finalmente podr\u00eda abrir la puerta para responder algunos de los misterios m\u00e1s profundos que enfrenta la ciencia moderna.<\/p>\n\n\n\n

Nuevos resultados
<\/strong>Si bien el resultado fue tentador, no fue concluyente. Todas las mediciones vienen con un cierto grado de incertidumbre o “error”. En este caso, solo hab\u00eda una posibilidad entre 1.000 de que el resultado se redujera a un bamboleo estad\u00edstico aleatorio, o “tres sigma”, como decimos en el lenguaje de la f\u00edsica de part\u00edculas. Uno de cada 1.000 puede no parecer mucho, pero hacemos una gran cantidad de mediciones en f\u00edsica de part\u00edculas, por lo que es de esperar que un peque\u00f1o pu\u00f1ado arroje valores at\u00edpicos por casualidad.<\/p>\n\n\n\n

Para estar realmente seguros de que el efecto es real, tendr\u00edamos que llegar a cinco sigma, lo que corresponde a menos de una probabilidad entre un mill\u00f3n de que el efecto se deba a una cruel casualidad estad\u00edstica. Para llegar all\u00ed, necesitamos reducir el tama\u00f1o del error y para hacer esto necesitamos m\u00e1s datos. Una forma de lograr esto es simplemente ejecutar el experimento durante m\u00e1s tiempo y registrar m\u00e1s desintegraciones.<\/p>\n\n\n\n

El experimento LHCb se est\u00e1 actualizando actualmente para poder registrar colisiones a una velocidad mucho mayor en el futuro, lo que nos permitir\u00e1 realizar mediciones mucho m\u00e1s precisas. Pero tambi\u00e9n podemos obtener informaci\u00f3n \u00fatil de los datos que ya hemos registrado buscando tipos similares de desintegraciones que sean m\u00e1s dif\u00edciles de detectar.<\/p>\n\n\n\n

Esto es lo que hemos hecho mis colegas y yo. Estrictamente hablando, nunca estudiamos directamente las desintegraciones de los quarks de belleza, ya que todos los quarks siempre est\u00e1n unidos con otros quarks para formar part\u00edculas m\u00e1s grandes.<\/p>\n\n\n\n

El estudio de marzo examin\u00f3 los quarks de belleza que se emparejaron con quarks “ascendentes”. Nuestro resultado estudi\u00f3 dos desintegraciones: una donde los quarks beauty que se emparejaron con quarks “down” y otra donde tambi\u00e9n se emparejaron con quarks up.<\/p>\n\n\n\n

Sin embargo, que el emparejamiento sea diferente no deber\u00eda importar: la descomposici\u00f3n que est\u00e1 ocurriendo en el fondo es la misma y, por lo tanto, esperar\u00edamos ver el mismo efecto, si realmente hay una nueva fuerza all\u00ed afuera. Y eso es exactamente lo que hemos visto. Esta vez, las desintegraciones de muones solo ocurrieron alrededor del 70% de la frecuencia con la que se desintegra el electr\u00f3n, pero con un error mayor, lo que significa que el resultado es de aproximadamente “dos sigma” del modelo est\u00e1ndar (alrededor de dos en cien posibilidades de ser una estad\u00edstica anomal\u00eda).<\/p>\n\n\n\n

Esto significa que, si bien el resultado no es lo suficientemente preciso por s\u00ed solo para reclamar evidencia firme de una nueva fuerza, se alinea muy de cerca con el resultado anterior y agrega m\u00e1s apoyo a la idea de que podr\u00edamos estar al borde de un gran descubrimiento. Por supuesto, debemos tener cuidado. A\u00fan queda camino por recorrer antes de que podamos afirmar con cierto grado de certeza que realmente estamos viendo la influencia de una quinta fuerza de la naturaleza.<\/p>\n\n\n\n

Actualmente, mis colegas est\u00e1n trabajando duro para extraer la mayor cantidad de informaci\u00f3n posible de los datos existentes, mientras se preparan afanosamente para la primera ejecuci\u00f3n del experimento LHCb actualizado. Mientras tanto, otros experimentos en el LHC, as\u00ed como en el experimento Belle 2 en Jap\u00f3n, se est\u00e1n acercando a las mismas medidas. Es emocionante pensar que en los pr\u00f3ximos meses o a\u00f1os se podr\u00eda abrir una nueva ventana sobre los ingredientes m\u00e1s fundamentales de nuestro Universo.<\/p>\n\n\n\n

Este art\u00edculo es una traducci\u00f3n de otro publicado en The Conversation<\/a>. Puedes leer el texto original haciendo clic aqu\u00ed<\/a>.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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