Estamos a las puertas de desafiar las actuales leyes de la física. El Fermilab y un equipo internacional de 200 científicos ha publicado los primeros resultados de su experimento Muon g-2 y se han encontrado importantes evidencias de que el Modelo Estándar de la física de partículas no es suficiente para explicar lo observado. Un experimento realizado con una precisión sin precedentes y que anticipa la posible existencia de una fuerza o partícula desconocida.
"Es un día extraordinario para toda la comunidad internacional", explican los responsables del experimento, que comparan este hallazgo con la llegada del primer rover a Marte.
La partícula analizada es el muón, similar al electrón pero mucho más pesado. Los científicos han encontrado que estos muones no actúan como está predicho cuando se envían a través de un intenso campo magnético en el Fermilab, el laboratorio nacional de física de altas energías de los EE.UU y que acoge el segundo mayor acelerador de partículas del mundo tras el del CERN.
Algo parece fallar en el Modelo Estándar
El resultado muestra que el muón está afectado por algo que no se encuentra en el Modelo Estándar, la teoría utilizada durante las últimas décadas. No es la primera vez que se propone la posibilidad de que exista una fuerza o alguna partícula más allá, de hecho se considera ampliamente entre la comunidad científica que la teoría no es completa, pero sí es la primera vez que se realiza un experimento de esta magnitud y se tienen datos tan claros que algo falla.
En 2011, una serie de experimentos relacionados en el Laboratorio Nacional de Brookhaven también anticipaba esta posibilidad. Recientemente, en marzo de 2021, en el CERN se obtuvo un "intrigante resultado" con muones que apuntaba a una posible ruptura de la universalidad del sabor leptónico.
El cálculo del experimento gira alrededor del factor-g del muón, que puede ser calculado con enorme precisión. Este dato refleja las interacciones del muón con todo lo demás en el universo. Sin embargo, los resultados no coinciden con la teoría. No al menos cuando se tienen en cuenta las cuatro fuerzas fundamentales conocidas: interacción gravitacional, nuclear débil, la electromagnética y la nuclear fuerte.
"Esta es una fuerte evidencia de que el muón es sensible a algo que no está en nuestra mejor teoría", explica Renee Fatemi, física de la Universidad de Kentucky y encargada de las simulaciones del experimento Muon g-2.
Los resultados muestran una diferencia con la teoría con una significación de 4,2 sigma, un poco por debajo de los 5 sigma (o desviaciones estándar) que los científicos requieren para confirmar un descubrimiento. En términos estadísticos, la probabilidad de que estos resultados sean una desviación puntual sería aproximadamente de 1 entre 40.000.
Actualmente en el Fermilab se encuentran analizando los datos de un segundo y tercer experimento con los muones. Un cuarto envío de estos muones por el anillo supermagnético de 15 metros está en marcha y se planea la realización de un quinto proceso. Por el momento se ha analizado menos del 6% de los datos que se recopilarán finalmente, pero ya se está comprobando que los resultados apuntan hacia un terreno desconocido.
What is the muon #gminus2 anomaly, and why is it exciting? I made a comic about it @PhysicsMagazine https://t.co/Q3Ps7LF8bH
— PHD Comics (@PHDcomics) April 7, 2021
La desviación del factor-g del muon, que teóricamente debería ser igual a 2, podría explicarse debido a la presencia de partículas subatómicas desconocidas o una posible quinta fuerza fundamental. Por el momento se desconoce qué puede causar esta desviación. Un trabajo que previsiblemente mantenga ocupados a los físicos durante los próximos años.
Más información | Fermilab
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