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Si los resultados se confirman, tendrían el potencial de poner en entredicho "todos los cálculos realizados" en el mundo de la física de partículas.
Los resultados provienen del experimento estadounidense Muon g-2, en el Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi en Batavia, Illinois.
Los resultados preliminares de dos experimentos sugieren que algo podría estar mal en la forma básica en que los físicos piensan que funciona el universo, una perspectiva que tiene al campo de la física de partículas desconcertado y emocionado.
Unas partículas diminutas llamadas muones no están haciendo lo que se espera de ellas en dos experimentos diferentes de larga duración en Estados Unidos y Europa. Si se demuestra que los resultados son correctos, revelan problemas importantes en el libro de reglas que los físicos utilizan para describir y entender cómo funciona el universo a nivel subatómico.
"Creemos que podríamos estar nadando en un mar de partículas de fondo todo el tiempo que no han sido descubiertas directamente", dijo en una conferencia de prensa el codirector del experimento del Fermilab, Chris Polly. "Puede que haya monstruos que aún no hayamos imaginado y que salgan del vacío interactuando con nuestros muones, y esto nos permite verlos''.
El libro de reglas, llamado Modelo Estándar, se desarrolló hace unos 50 años. Los experimentos realizados durante décadas confirmaron una y otra vez que sus descripciones de las partículas y las fuerzas que componen y gobiernan el universo eran bastante acertadas. Hasta ahora.
El Fermilab, dependiente del Departamento de Energía de Estados Unidos, anunció el miércoles los resultados de 8.200 millones de carreras a lo largo de una pista en las afueras de Chicago. En el experimento, un acelerador llamado Sincrotrón de Gradiente Alterno creó haces de muones y los envió a un anillo de almacenamiento de 15 metros de ancho, una pista de carreras gigante controlada por imanes superconductores.
Los resultados de la pista tienen a los físicos muy preocupados: los campos magnéticos de los muones no parecen ser lo que el Modelo Estándar dice que deberían ser. Los resultados preliminares sugieren que el "giro" magnético de los muones se aleja un 0,1 % de lo que predice el Modelo Estándar. Puede que no parezca mucho, pero para los físicos de partículas es más que suficiente para poner en entredicho los conocimientos actuales.
Esto sigue a los nuevos resultados publicados el mes pasado por el Gran de Hadrones del Centro Europeo de Investigación Nuclear, que encontró una sorprendente proporción de partículas en las secuelas de las colisiones de alta velocidad.
Una imagen tomada el 10 de febrero de 2015 en Meyrin, cerca de Ginebra, muestra la caverna CMS (Solenoide compacto de muones) en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN).
De confirmarse, los resultados estadounidenses serían el mayor hallazgo en el extraño mundo de las partículas subatómicas en casi 10 años, desde el descubrimiento del bosón de Higgs, a menudo llamado la "partícula de Dios", dijo Aida El-Khadra, de la Universidad de Illinois, que trabaja en física teórica para el experimento del Fermilab.
El objetivo de los experimentos, explica el físico teórico de la Universidad Johns Hopkins David Kaplan, es separar las partículas y descubrir si hay "algo raro" tanto en las partículas como en el espacio aparentemente vacío entre ellas.
"Los secretos no solo viven en la materia. Viven en algo que parece llenar todo el espacio y el tiempo. Se trata de campos cuánticos", afirma Kaplan. Estamos poniendo energía en el vacío y viendo lo que sale".
Ambos resultados se refieren a la extraña y fugaz partícula llamada muon. El muon es el primo más pesado del electrón que orbita alrededor del centro del átomo. Pero el muon no forma parte del átomo, es inestable y normalmente solo existe durante dos microsegundos. Tras su descubrimiento en los rayos cósmicos en 1936, confundió tanto a los científicos que un famoso físico se preguntó "¿Quién lo ha ordenado?".
Los investigadores necesitan uno o dos años más para terminar de analizar los resultados de todas las vueltas alrededor de la pista de 50 pies (14 metros). Si los resultados no cambian, se considerará un descubrimiento importante, dijo Venanzoni.
Ninguno de los dos experimentos se considera todavía un descubrimiento oficial, ya que aún existe una pequeña posibilidad de que los resultados sean caprichos estadísticos. Los investigadores señalan que si se repiten los experimentos más veces (lo que está previsto en ambos casos), en uno o dos años se podrían alcanzar los requisitos estadísticos increíblemente estrictos para que la física los considere un descubrimiento.
Si los resultados se confirman, pondrían en entredicho "todos los cálculos realizados" en el mundo de la física de partículas, dijo Kaplan.
FEW (AP, The New York Times, The Economist, BBC)
En 2013 se comprobó la existencia del bosón de Higgs. El detector ATLAS del CERN posee una cámara digital gigantesca capaz de fotografiar las partículas más pequeñas del universo. Está a 90 metros de profundidad.
A lo largo del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), es decir, del acelerador de partículas del CERN hay cuatro cámaras con detectores llamadas ALICE, ATLAS; CMS y LHCb. Para verlas hay que bajar a las profundidades de los Alpes suizo-franceses. Allí hay obligación de usar casco, ya que las cañerías se extienden por todas partes.
Así son las imágenes que toman los detectores. Al colisionar los protones a la velocidad de la luz, como en la foto, son liberadas las partículas atómicas más pequeñas, como el bosón de Higgs. Se trata de partículas que formaron nuestro universo en el primer billonésimo de segundo luego de la gran explosión original o “Big Bang”.
A través de estos tubos de vacío, de 27 kilómetros de diámetro, son transportados los iones de plomo y los protones de hidrógeno a la velocidad de un tren muy rápido. Los electroimanes los mantienen en su curso. Las tuberías del CERN están bajo tierra, entre Suiza y Francia.
Aquí, el detector ALICE en estado de mantenimiento. En su centro colisionan los iones, y las partículas que surgen vuelan en distintas direcciones a través de varias capas de plaquetas de silicio, de manera similar a los sensores de las cámaras digitales. Las plaquetas graban el paso de las partículas, y toman 1,25 Gigabytes de datos digitales por segundo.
Todos los detectores cuentan con un laboratorio de control, como el ATLAS, en la foto. Cuando está en funcionamiento el acelerador de partículas nadie puede permanecer en los laboratorios bajo tierra. Un rayo de protones fuera de control podría derretir 500 kilogramos de cobre. Además, hay peligro de radioactividad, congelamiento y asfixia por el helio que liberan las colisiones.
Los detectores entregan datos 40 millones de veces por segundo, y estos se seleccionan, quedando cerca de 100 colisiones de partículas interesantes para la ciencia, alrededor de 700 megabytes por segundo, la capacidad de un CD-Rom. Todos esos datos se guardan en el centro de cómputos del CERN.
El CERN produce tantos datos por año, que si se guardaran en CD-Roms, estos ocuparían una pila de 20 kilómetros de alto. Esos archivos, sin embargo, no alcanzan para guardar toda la información que emerge de los experimentos. Por eso se reparten entre 200 universidades y centros de investigación que forman una red mundial de computadoras del CERN.
El nuevo proyecto de acelerador de partículas del CERN se llamará Future Circular Collider. Con una longitud de 100 km, los físicos esperan lograr colisiones más eficientes con el actual colisionador de hadrones.
Durante más de una década, científicos han estado perplejos por una extraña luz en el centro de nuestra galaxia que brilla inquietantemente en rayos gamma sin ninguna razón discernible.
Recrear los primeros microsegundos tras el Big Bang: el mayor y más potente colisionador de partículas del mundo busca responder a grandes preguntas que persisten sobre el funcionamiento de la naturaleza y de la vida.
Un grupo de físicos anunció el hallazgo de la partícula modo axial de Higgs, de la que se había teorizado sobre su existencia, aunque no había sido probada. La partícula busca explicar la desconocida "materia oscura".
La gran explicación para describir el funcionamiento del universo puede tener importantes defectos. "No es solo que algo esté mal, significa que algo fundamental en nuestra comprensión de la naturaleza está mal".
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