Nuevas mediciones de una partícula podrían contradecir años de investigación en Física, revela estudio

Por Julio García G. / Periodista de Ciencia

Científicos del Laboratorio Fermilab descubrieron que el bosón W, una partícula responsable de los procesos nucleares que hacen que brille el Sol, en realidad pesa más de lo que se creía, lo cual podría cambiar para siempre lo que hasta ahora se sabe del universo.

En muchas ocasiones la teoría no concuerda con aquello que se demuestra experimentalmente. Quizá esto parezca una obviedad, pero los físicos trabajan incansablemente ­­–ese es su trabajo– en hacer coincidir lo que piensan de la realidad con cómo se comporta ésta. Así avanza la ciencia. 

Un ejemplo en torno a lo que se cree y lo que es, se hizo patente recientemente a través de un artículo publicado en la revista Science, en el que un grupo de investigadores (participaron casi cuatrocientas personas) plantea que uno de los modelos principales que describen la física, el Modelo Estándar, podría necesitar una revisión más exhaustiva.

El Modelo Estándar de la física se basa en el hecho de describir la estructura de la materia –las partículas elementales– a partir de una interpretación basada en la unificación y la simetría. Dicho Modelo está íntimamente relacionado con las matemáticas que buscan describir lo más fehacientemente posible el mundo cuántico. 

Desafortunadamente el Modelo Estándar –tampoco el electromagnetismo ni la fuerza nuclear fuerte que explica la estructura de los átomos– no converge con la explicación gravitatoria del universo planteada por Albert Einstein en 1915 a través de su Teoría General de la Relatividad, donde el espacio-tiempo están íntimamente relacionados a partir de una interpretación geométrica del cosmos.

En otras palabras: mientras el Modelo Estándar mira hacia lo muy pequeño, la Teoría General de la Relatividad y la gravedad se encargan de observar e interpretar el universo a gran escala. Ello a partir de lo que nos dicen los planetas, las estrellas, las galaxias y los agujeros negros. Y lo que los físicos han tratado de hacer –sin éxito hasta ahora– es unificar el Modelo Estándar con la Teoría General de la Relatividad. 

Y resulta que, después de más de veinte años de analizar y realizar un escrutinio minucioso sobre cuánto mide una partícula llamada bosón W, este grupo de investigadores acaba de darse cuenta respecto a que dicha partícula tiene un peso mayor del que hasta ahora se creía.

Antes de este descubrimiento, y bajo los principios del Modelo Estándar, se creía que el Bosón W pesaba alrededor de 80,000 megaelectronvoltios. Ahora, a partir de los nuevos datos, su peso es de aproximadamente 80,433 megaelectronvoltios.

El Bosón W es sumamente importante porque es una de las partículas mediadoras de la interacción nuclear débil. Esta última es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza responsable de la desintegración radioactiva de las partículas subatómicas. Además, el Bosón W funge como portador de la fuerza entre las partículas, junto con el bosón Z. 

Ambos bosones, el W y el Z –descubiertos en los años setenta del siglo XX– pesan mucho más que los protones y neutrones (que se encuentran en el núcleo de los átomos) y poseen un efecto directo en el “sabor” que adquieren los quarks, unas diminutas partículas que le dan forma a los protones y neutrones.

Y si había dudas sobre su importancia, el bosón W, en su papel de partícula mensajera, es responsable de los procesos nucleares que producen que el Sol brille y las partículas se descompongan para dar lugar a otras nuevas. 

Ahora bien: desde 2002 y hasta 2011, gracias al Colisionador Tevatron que se encuentra en el Laboratorio Fermilab de Estados Unidos (éste dejó de funcionar justamente en 2011), los investigadores han podido recopilar información valiosísima, ingentes cantidades de datos, que contienen bosones W.

Con esta información en mano, los científicos concluyeron que existe una discrepancia evidente entre lo que predice el Modelo Estándar con el valor y el peso real del bosón W. 

Para lograr observar bosones W en el laboratorio, los físicos se dieron a la tarea de hacer chocar protones contra antiprotones a velocidades cercanas a las de la luz. Estos últimos son iguales a los protones, pero poseen carga negativa, por lo que el antiprotón es, en realidad, antimateria.

De confirmarse el nuevo peso que se le ha atribuido al bosón W, mediante experimentos que se realicen en el futuro, será necesario un replanteamiento en aspectos clave de este Modelo, lo cual tal vez llevaría al surgimiento de una nueva física donde habría que agregar partículas aún más fundamentales que el bosón W para explicar la realidad. 

Sobre lo que representa este descubrimiento para la ciencia, el investigador del Instituto de Física de Cantabria, Alberto Ruiz, entrevistado por el periódico El País, mencionó que “esta nueva medida de la masa del W es la más precisa y completa que se ha hecho hasta el momento. Son unos resultados espectaculares”. 

Por otro lado, a través del descubrimiento de partículas más fundamentales ––mediante el Gran Colisionador de Hadrones ubicado en Ginebra, Suiza––, se podrá unificar de una vez por todas la fuerza de gravedad con las fuerzas y partículas que componen el Modelo Estándar, el cual está conformado por la Fuerza Nuclear Fuerte, la Fuerza Nuclear Débil y el Electromagnetismo.

Además, es importante mencionar que el universo está conformado por alrededor de 5% de materia visible (estrellas, planetas y galaxias), por un 24% de materia oscura y por un 71% de energía oscura.

Respecto a la comprensión de la materia visible a través del Modelo Estándar los físicos no han tenido problemas. Sin embargo, se desconoce la composición de la materia oscura y la energía oscura. Por lo tanto, un entendimiento más profundo sobre los pesos y medidas de las partículas que conforman el universo tal vez pueda dar luz sobre los aspectos poco conocidos de éste. De ese 95% faltante.

En ciencia, al contrario que en otras disciplinas y formas de conocimiento, no cabe la palabra misterio porque ésta, la ciencia, funciona a partir de interrogantes que se van despejando a partir de un proceso de verificación, de contrastar ideas con la realidad.Y al hacer esta valoración entre nuestras creencias y lo real, surgen nuevas preguntas que la hacen avanzar de manera apasionante e interminable.

En cambio, en lo misterioso y en lo que se encuentra velado, el avance no cabe porque las creencias generalmente no buscan ser verificadas ni contrastadas con la realidad.

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