Esta partícula que parece desobedecer las leyes conocidas de la física.

Los resultados tan esperados de un experimento han llegado y podrían estar a punto de revolucionar la física tal como la conocemos.

A veces se les llama “grandes electrones”. De hecho, los muones son similares a sus primos más conocidos. Por el contrario, son 200 veces más pesados ​​y radiactivamente inestables, y se descomponen en solo una millonésima de segundo en electrones y partículas diminutas, fantasmales y sin carga llamadas neutrinos. Los muones también desarrollan una propiedad llamada “giro”. Concretamente, se comportan como pequeños imanes, parpadeando como pequeños giroscopios cuando se sumergen en un campo magnético.

Las predicciones y los resultados no coinciden

En la mecánica cuántica, las reglas no intuitivas que subyacen al reino atómico, el espacio vacío no lo es realmente. En realidad, está burbujeando con partículas “virtuales” que entran y salen de la existencia. Este séquito influye en el comportamiento de las partículas existentes, incluida una propiedad del muón: su momento magnético, representado en las ecuaciones por un factor llamado g.

Según una fórmula derivada en 1928 por Paul Dirac, fundador de la teoría cuántica, el factor g de un muón solitario debería ser 2. Ahora bien, como acabamos de decir, los muones no están solos. Por tanto, la fórmula debe corregirse para considerar el zumbido cuántico procedente de todas las demás partículas potenciales del Universo. Esto hace que el factor g del muón sea mayor que 2.

En un experimento reciente muy esperado en Fermilab en Illinois (EE. UU.), Llamado Muon g-2, un equipo internacional de 200 físicos de siete países, dirigido por el Dr. Polly, disparó muones a través de un intenso campo magnético. Lo que este equipo nos anuncia hoy es que los muones no se comportaron como se esperaba, tambaleándose mucho más de lo previsto por los cálculos.

En otras palabras, esta pequeña partícula subatómica parece desobedecer las leyes conocidas de la física. Estos resultados también son consistentes con los de experimentos similares llevados a cabo en el Laboratorio Nacional Brookhaven en 2001, que han provocado a los físicos desde entonces.

Tenga en cuenta que los investigadores de Fermilab también están convencidos de que estos resultados no fueron el resultado de una casualidad estadística. Su umbral de confianza es de hecho fijado en 4.2 sigma, que está increíblemente cerca del umbral de 5 sigma que ya no genera dudas. Para obtener información, un resultado de 5 sigma sugiere que hay 1 en 3,5 millones de posibilidades que un resultado obtenido es producto del azar.

física de partículas de muones
Laboratorio Nacional Fermi Accelerator, o Fermilab, en Batavia, Ill., Donde se está llevando a cabo la investigación. Créditos: Reidar Hahn / Fermilab, a través del Departamento de Energía de EE. UU.

Un modelo estándar puesto a prueba

Durante décadas, los físicos se han basado en el Modelo Estándar, la serie de ecuaciones que enumera las partículas fundamentales del Universo (17 en el último recuento) y define cómo interactúan. Pero si este modelo ha explicado con éxito los resultados de muchos experimentos con partículas de alta energía, no lo explica TODO. Ciertas preguntas profundas sobre el Universo quedan sin respuesta.

Esta nueva experiencia lo demuestra de nuevo. El comportamiento de los muones plantea un nuevo desafío importante para este modelo. “Esta es una prueba sólida de que el muón es sensible a algo que no se ajusta a nuestra mejor teoría”., resume Renee Fatemi, física de la Universidad de Kentucky. Por lo tanto, la gran pregunta es: ¿cuáles son estas formas de materia y energía vitales para la naturaleza y evolución del cosmos que aún no son conocidas por la ciencia?

Estos resultados pronto se publicarán en una serie de artículos enviados a varias revistas revisadas por pares. Otros también serán comunicados. Este nuevo trabajo representa solo el 6% de los datos totales que se espera que recopile este experimento de muones en los próximos años.