Una partícula recién medida puede romper la física conocida

Los físicos han encontrado Que una partícula elemental llamada bosón W parezca ser un 0,1% muy pesada, una pequeña discrepancia que podría presagiar un cambio importante en la física fundamental.

mediciones, informado el 7 de abril en la revista Ciencia, proviene de un colisionador de partículas antiguo en el Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi en Batavia, Illinois, que aplastó los últimos protones hace una década. Casi 400 miembros de Fermilab Collider Detector Collaboration (CDF) han seguido analizando los bosones W producidos por el colisionador, llamado Tevatron, buscando innumerables fuentes de error para alcanzar un nivel de precisión sin precedentes.

Si el exceso de peso de W en relación con la predicción teórica estándar puede confirmarse de forma independiente, entonces el descubrimiento implicaría la existencia de partículas o fuerzas no descubiertas y conduciría a la primera reescritura importante de las leyes de la física cuántica en medio siglo.

«Esto sería un cambio completo en la forma en que vemos el mundo», tal vez rivalizando en importancia con el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012, Sven Heinemeier, es físico en el Instituto de Física Teórica de Madrid y no forma parte de la FCD. La familia de Higgs encaja bien con la imagen conocida anteriormente. Esta será un área completamente nueva para ingresar”.

El descubrimiento llega en un momento en que la comunidad física está ansiosa por detectar fallas en el modelo estándar de física de partículas, el conjunto de ecuaciones de larga duración que captura todas las partículas y fuerzas conocidas. Se sabe que el modelo estándar está incompleto, lo que deja muchos grandes acertijos sin resolver, como la naturaleza de la materia oscura. El sólido historial de colaboración de CDF hace que sus nuevos hallazgos sean una amenaza confiable para el Modelo Estándar.

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«Han producido cientos de medidas hermosas», dijo. aída verde, físico teórico de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign. «Se sabe que son cuidadosos».

Pero nadie está sacando champán todavía. Si bien la nueva medición de masa de W, tomada sola, se desvía marcadamente de la predicción del modelo estándar, otros experimentos que pesaron W produjeron resultados menos dramáticos (aunque menos precisos). en 2017Por ejemplo, el experimento ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones en Europa Medida de la masa de la partícula W Y descubrí que era solo un cabello más pesado de lo que dice el modelo estándar. El choque entre CDF y ATLAS indica que uno o ambos grupos pasaron por alto algunas desviaciones sutiles en sus experimentos.

«Me gustaría confirmar esto y comprender la diferencia con las mediciones anteriores», dijo Guillaume Unal, físico del CERN, el laboratorio que alberga el Gran Colisionador de Hadrones, y miembro del experimento ATLAS. «El bosón W debería ser el mismo en ambos lados del Atlántico».

«Es un trabajo tremendo», dijo. Frank Wilczekfísico ganador del Premio Nobel del Instituto Tecnológico de Massachusetts, «pero es muy difícil saber qué hacer con él».

bosones débiles

Los bosones W, junto con los bosones Z, median la fuerza débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo. A diferencia de la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza fuerte, la fuerza débil no empuja ni tira tanto, sino que convierte las partículas más pesadas en partículas más ligeras. El muón decae espontáneamente en un bosón W y un neutrino, por ejemplo, y luego W se convierte en otro electrón y neutrino. El cambio de forma subatómica relacionado conduce a la radiactividad y ayuda a mantener el brillo del sol.

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Varios experimentos han medido las masas de los bosones W y Z durante los últimos 40 años. La masa del bosón W ha demostrado ser un objetivo particularmente tentador. Mientras que las masas de otras partículas simplemente deben medirse y aceptarse como hechos de la naturaleza, la masa de W se puede predecir combinando algunas otras propiedades cuantitativas medibles en las ecuaciones del modelo estándar.

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