Otra alerta de “nueva física”, esta vez del Fermilab

Los resultados del experimento Muon g-2 muestran que las partículas fundamentales llamadas muones se comportan de una manera que no predice el modelo estándar de física de partículas.

Fermilab, el acelerador de partículas estadounidense, ha publicado los primeros resultados de su experimento “muon g-2”. Estos resultados destacan el comportamiento anómalo de la partícula elemental llamada muón. El muón es un primo más pesado del electrón y se espera que tenga un valor de 2 para su momento magnético, denominado “g”.

Ahora bien, el muón no está solo en el universo. Está incrustado en un mar donde las partículas están saliendo y desapareciendo a cada instante debido a los efectos cuánticos. Entonces, su valor g se ve alterado por sus interacciones con estas excitaciones de corta duración.

El modelo estándar de física de partículas calcula esta corrección, llamada momento magnético anómalo, con mucha precisión.

El experimento del muón g-2 midió la extensión de la anomalía y el miércoles, Fermilab anunció que “g” se desvió de la cantidad predicha por el Modelo Estándar. Es decir, mientras que el valor calculado en el modelo estándar es 2.00233183620 aproximadamente, los resultados experimentales muestran un valor de 2.00233184122.

Han medido “g” con una precisión de aproximadamente 4,2 sigma, cuando los resultados se combinan con los de un experimento de 20 años, lo que significa que la posibilidad de que esto se deba a una fluctuación estadística es de aproximadamente 1 en 40.000. Esto hace que los físicos se sienten y tomen nota, pero aún no es lo suficientemente significativo como para constituir un descubrimiento, para lo cual necesitan un significado de 5 sigma.

El factor g

El muón también se conoce como electrón graso. Se produce copiosamente en los experimentos del Fermilab y ocurre naturalmente en lluvias de rayos cósmicos. Al igual que el electrón, el muón tiene un momento magnético debido al cual, cuando se coloca en un campo magnético, gira y se precesa, o se tambalea, ligeramente, como el eje de una peonza. Su momento magnético interno, el factor g, determina la extensión de este bamboleo.

A medida que el muón gira, también interactúa con el entorno circundante, que consiste en partículas de vida corta que entran y salen del vacío.

Las implicaciones de esta diferencia en el factor g del muón pueden ser significativas. Se supone que el modelo estándar contiene los efectos de todas las partículas y fuerzas conocidas a nivel de partículas. Entonces, una contradicción de este modelo implicaría que existen nuevas partículas, y sus interacciones con partículas conocidas ampliarían el lienzo de la física de partículas. Estas nuevas partículas podrían ser las partículas de materia oscura que la gente ha estado buscando durante mucho tiempo. Estas interacciones hacen correcciones al factor g y esto afecta la precesión del muón.

Si el factor g medido difiere del valor calculado por el modelo estándar, podría significar que hay nuevas partículas en el ambiente que el modelo estándar no tiene en cuenta. Esta observación, junto con las anomalías observadas recientemente en las desintegraciones de B en el CERN, indica que se está viendo el efecto de partículas nuevas aún no observadas.

Nota de precaución

También ha habido cálculos realizados por un grupo de científicos que apareció en Naturaleza que utilizan el propio modelo estándar para explicar esta diferencia. Pero estos denominados modelos de celosía tienen grandes errores y deben fundamentarse más.

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