La gran explicación que usan los físicos para describir cómo funciona el universo puede tener algunas fallas importantes que deben corregirse después de que se descubrió que una partícula elemental tenía más masa de lo que pensaban los científicos.
«No es solo algo que está mal», dijo Dave Toback, físico de partículas de la Universidad Texas A&M y portavoz del Fermi National Accelerator Lab del gobierno de EE. UU., que realizó los experimentos. Cuando lo replican otros laboratorios, «literalmente significa que algo fundamental está mal en nuestra comprensión de la naturaleza».
Los físicos del laboratorio rompieron partículas durante diez años y midieron la masa de 4 millones de bosones W. Estas partículas subatómicas son responsables de una fuerza fundamental en el centro de los átomos, y solo existen durante una fracción de segundo antes de dividirse en otras partículas.
“Siguen apareciendo y reapareciendo en la espuma cuántica del universo”, dijo Toback.
La diferencia de masa con respecto a lo que predice la teoría prevaleciente del universo es demasiado grande para ser un error de redondeo o algo que pueda explicarse fácilmente, según el estudio realizado por un equipo de 400 científicos de todo el mundo publicado el jueves en la revista Science. .
El resultado es tan extraordinario que necesita ser confirmado por otro experimento, dicen los científicos. Si se confirma, presentaría uno de los mayores problemas hasta ahora con el libro de reglas detallado de los científicos para el cosmos, llamado Modelo Estándar.
Ashutosh V. Kotwal, físico de la Universidad de Duke, líder del proyecto para el análisis, dijo que es como descubrir que hay una habitación oculta en tu casa.
Los científicos especularon que puede haber una partícula no descubierta interactuando con el bosón W, lo que podría explicar la diferencia. Quizás la materia oscura, otro componente del universo poco conocido, podría desempeñar un papel. O tal vez solo hay una nueva física que simplemente no entienden en este momento, dijeron los investigadores.
El modelo estándar dice que un bosón W debe medir 80 357 000 electronvoltios, más o menos seis.
“Encontramos algo más que eso. No mucho, pero suficiente”, dijo Giorgio Chiarelli, otro científico del equipo de Fermi y director de investigación del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear. La escala del equipo de Fermi colocó al bosón W en 80 433 000 electronvoltios más potentes, más o menos nueve.
No parece una gran diferencia, pero es enorme en el mundo subatómico.
Pero tanto el equipo como los expertos que no participaron en la investigación dijeron que una afirmación tan grande requiere evidencia adicional de un segundo equipo, que aún no tienen.
«Es una medición increíblemente delicada, requiere comprender diferentes calibraciones de diferentes efectos pequeños», dijo Claudio Campagnari, físico de partículas de la Universidad de California Santa Bárbara que no formó parte del equipo de Fermi. «Estos tipos son realmente buenos. Y me los tomo muy en serio. Pero creo que al final del día necesitamos la confirmación de otro experimento”.
Anteriormente, las mediciones menos precisas del bosón W realizadas por otros equipos encontraron que era más liviano de lo previsto, por lo que «tal vez hay un poco de inestabilidad en este experimento», dijo el físico de Caltech Sean M. Carroll, quien no participó en la investigación y dijo era «absolutamente serio».
El hallazgo es importante debido a su impacto potencial en el modelo estándar de la física.
«La naturaleza tiene hechos», dijo Dukes Kotwal. «El modelo es cómo entendemos estos hechos».
Los científicos saben desde hace mucho tiempo que el modelo estándar es imperfecto. No explica bien la materia oscura o la gravedad. Si los científicos tienen que entrar y jugar con él para explicar esos resultados, deben asegurarse de que las ecuaciones matemáticas, que ahora explican y predicen bien otras partículas y fuerzas, no se salgan de control, dijeron los investigadores.
Es un problema recurrente con el modelo. Hace un año, otro equipo encontró otro problema con el modelo estándar y la respuesta de los muones.
«La mecánica cuántica es realmente hermosa y extraña», dijo Toback. «Cualquiera que no haya profundizado en la mecánica cuántica no la ha entendido».
