Qué se sabe de la 'quinta fuerza' de la naturaleza que dice haber descubierto un grupo de científicos
Un grupo de científicos afirman que están por confirmar la existencia de una “ quinta fuerza de la naturaleza”, basada en partículas subatómicas llamadas “muones”, que no se comportan como predice la teoría actual de la física especializada en el tema.
El descubrimiento ocurrió a finales de julio en Liverpool, Inglaterra, según un reporte de The New York Times. “ Todos los ojos estaban en la pantalla de la computadora mientras alguien tecleaba la clave para obtener los resultados”, reza el artículo.
“Hubo una exhalación colectiva a lo largo de múltiples continentes”, dijo al diario Kevin Pitts, un físico del Virginia Tech, que atendió la reunión a través de una videollamada.
Aún faltan datos para verificar que, en efecto, los científicos hallaron una quinta fuerza, pero de ser así, significaría una revolución en el mundo de la física.
Las fuerzas o interacciones fundamentales conocidas hasta ahora por la física son cuatro: gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil.
¿Cómo fue el experimento que descubrió la llamada quinta fuerza?
El experimento fue realizado por la Muon g-2 Collaboration, o Fermilab –con sede en Batavia, Illinois, y estudia el movimiento desviado del muón.
El resultado, anunciada al público y enviada a la revista Physical Review Letters el jueves, lleva a los físicos más cerca a descubrimientos como si hay más tipos de materia y energía que componen el universo de los que se han tenido en cuenta.
El informe se basa en los resultados anunciados en 2021 en los que el equipo de Fermilab sugirió por primera vez la posibilidad de una quinta fuerza de la naturaleza.
Desde entonces, el equipo de investigación ha recopilado más datos y ha reducido la incertidumbre de sus mediciones en un factor de dos, según dijo el doctor Brendan Casey, científico principal de Fermilab, a la cadena británica BBC.
“Realmente estamos explorando un nuevo territorio. Estamos determinando las [medidas] con una precisión mejor que nunca antes”.
Los científicos pusieron a prueba el Modelo Estándar, una gran teoría que abarca todas las partículas y fuerzas conocidas de la naturaleza.
Aunque el Modelo Estándar ha predicho con éxito el resultado de innumerables experimentos, varios físicos han tenido durante mucho tiempo la corazonada de que su marco está incompleto.
La teoría no tiene en cuenta la gravedad, y tampoco puede explicar la materia oscura (el pegamento que mantiene unido nuestro universo) o la energía oscura (la fuerza que lo separa).
¿Qué son los muones?
Una de las muchas formas en que los investigadores buscan física más allá del modelo estándar es mediante el estudio de los muones, una partícula subátomica.
Como “primos” más pesados del electrón, los muones son inestables y sobreviven apenas dos millonésimas de segundo antes de descomponerse en partículas más ligeras.
También actúan como pequeñas barras magnéticas: un muón sobre en un campo magnético y se tambaleará. La velocidad de ese movimiento depende de una propiedad del muón llamada momento magnético, que los físicos abrevian como g.
En el estudio, los investigadores aceleran los muones alrededor de un anillo de 50 pies de diámetro, donde circulan unas 1000 veces a una velocidad similar a la de la luz.
En teoría, g debería ser exactamente igual a 2. Pero los físicos saben que este valor se altera por la “espuma cuántica” de partículas virtuales que aparecen y desaparecen e impiden que el espacio vacío esté realmente vacío. Estas partículas transitorias cambian la velocidad de oscilación del muón.
Al hacer un balance de todas las fuerzas y partículas en el modelo estándar, los físicos pueden predecir cuánto g se compensará. A esta desviación la llaman g-2.
Pero si hay partículas desconocidas en juego, las mediciones experimentales de g no coincidirán con esta predicción.
“Y eso es lo que hace que estudiar el muón sea tan emocionante”, añadió la doctora en física Hannah Binney, del Instituto Tecnológico de Massachusetts a The New York Times. "Es sensible a todas las partículas que existen, incluso a las que aún no conocemos". Cualquier diferencia entre la teoría y el experimento, agregó, significa que la nueva física está en el horizonte.
¿Qué significa confirmar una quinta fuerza de la naturaleza?
El doctor Mitesh Patel del Imperial College London, se encuentra entre los miles de físicos del LHC que intentan encontrar fallas en el modelo estándar.
Patel destacó a la BBC que los científicos siguen con atención el desarrollo del experimento porque, de probar que el modelo estándar no concuerda con sus resultados, sería uno de los avances más importantes en la historia de la física, incluso desde la teoría de la relatividad de Albert Einstein.
“ La medición de un comportamiento que no concuerda con las predicciones del Modelo Estándar es el santo grial de la física de partículas. Sería el pistoletazo de salida de una revolución en nuestra comprensión porque el modelo ha resistido todas las pruebas experimentales durante más de 50 años”.
Los investigadores saben que la teoría actual no puede explicar muchas cosas que los astrónomos observan en el espacio.
Algunos de ellos son la aceleración de las galaxias después del Big Bang que creó el Universo, en lugar de que la expansión se desacelere. Los científicos dicen que la aceleración está siendo impulsada por una fuerza desconocida, llamada energía oscura, que, argumentan, son partículas que no toman en cuenta el Modelo Estándar.
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