En el mundo de la física de partículas, donde las leyes fundamentales del universo se ponen a prueba a escalas increíblemente pequeñas, los avances científicos son cautelosos, pero cuando ocurren, son revolucionarios. Un reciente descubrimiento realizado en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) podría acercarnos a lo que se ha denominado “nueva física”.
Este evento, que se centra en la desintegración extremadamente rara de una partícula conocida como kaón, ha generado un gran entusiasmo en la comunidad científica.
El inesperado avance del CERN
El equipo liderado por la física Cristina Lazzeroni, de la Universidad de Birmingham, ha dedicado más de una década al experimento NA62 en el CERN. Este proyecto se enfocó en un canal de desintegración muy específico: la transformación de una partícula cargada de kaón (K⁺) en un pión cargado (π⁺) y un par de neutrino-antineutrino.
Lo que hace especial este descubrimiento es su extrema rareza y la precisión con la que fue predicho por el Modelo Estándar, la teoría que describe todas las partículas fundamentales y las fuerzas que las gobiernan, salvo la gravedad.
El equipo del CERN presentó sus hallazgos en un seminario, y el impacto ha sido considerable. La observación experimental de esta desintegración, que ocurre en aproximadamente 13 de cada 100 mil millones de colisiones, no solo es un paso importante en la validación del Modelo Estándar, sino también una puerta que podría abrir nuevos caminos hacia una física que aún no comprendemos del todo.
¿Qué son los Kaones?
Los kaones son partículas subatómicas que consisten en una combinación de un quark y un antiquark, y se desintegran rápidamente. Lo que los hace fascinantes es su comportamiento “extraño”, que ha permitido a los físicos utilizarlos como herramientas valiosas para comprender cómo deberían comportarse las partículas en situaciones extremas. Estos comportamientos extraños incluyen desintegraciones como la que fue observada en el experimento NA62.
El Super Sincrotrón de Protones del CERN genera los kaones utilizando un haz de protones de alta energía que se dirige hacia un blanco de berilio, produciendo un haz secundario con millones de partículas por segundo. Aunque solo el 6% de estas partículas son kaones cargados, su desintegración ocurre constantemente en ese haz secundario.
Sin embargo, la desintegración que el equipo ha estado buscando —en la que un kaón se convierte en un pión y en un par de neutrino-antineutrino— es tan increíblemente rara que se ha necesitado un trabajo meticuloso para detectarla.
La importancia del descubrimiento
Lo que hace que esta desintegración sea tan especial es su capacidad para probar las reglas del Modelo Estándar de una forma extremadamente precisa. Los neutrinos, que son notoriamente difíciles de detectar debido a su escasa interacción con la materia, se aniquilan casi instantáneamente con sus pares antineutrinos, lo que significa que los investigadores no intentaron detectarlos directamente.
En su lugar, se centraron en detectar el pión cargado que se produce en la desintegración, lo que se convierte en la “aguja” en un pajar lleno de otras desintegraciones.
Lazzeroni explicó que el proceso es tan complejo que la transformación solo puede ocurrir a través de un mecanismo muy específico, lo que la convierte en una señal muy clara para detectar desviaciones que podrían indicar la existencia de una nueva física.
A pesar de la complejidad del experimento y la naturaleza difícil de detectar de los neutrinos, el equipo alcanzó el nivel de certeza estadística “cinco sigma”, lo que significa que el resultado es estadísticamente significativo y no es producto del azar.
¿Qué significa esto para la física moderna?
Hasta ahora, el Modelo Estándar ha sido increíblemente efectivo para predecir fenómenos en el mundo subatómico, pero también tiene limitaciones. No explica, por ejemplo, la existencia de la materia oscura, una forma de materia que no emite ni refleja luz pero que constituye aproximadamente el 85% de la materia del universo. Tampoco explica el desequilibrio entre materia y antimateria, un fenómeno clave para entender por qué el universo existe tal como lo conocemos.
Lazzeroni y su equipo han acumulado una cantidad de datos impresionante, y el hecho de que el número de desintegraciones de kaones a piones y neutrinos que observaron sea ligeramente superior a lo que predice el Modelo Estándar, aunque todavía dentro del margen de incertidumbre, sugiere que podría haber algo más por descubrir. Este pequeño desvío podría ser una pista de una nueva física, pero para confirmarlo, se necesitará más investigación. Lazzeroni afirmó:
“Esperamos que surja nueva física. El Modelo Estándar ha sido muy bueno hasta ahora, pero sabemos que tiene deficiencias”.
Este experimento en particular seguirá generando datos en los próximos tres años, lo que podría proporcionar la evidencia necesaria para confirmar si el Modelo Estándar es suficiente o si estamos en el umbral de un nuevo paradigma en la física de partículas.
La búsqueda de una nueva física continúa
El descubrimiento realizado por el equipo del CERN es un recordatorio del inmenso progreso que hemos hecho en la comprensión de las leyes fundamentales que rigen el universo. Sin embargo, también subraya cuánto queda por descubrir. A medida que los físicos continúan recopilando y analizando datos, el futuro de la física parece más emocionante que nunca.
Este tipo de avances nos recuerda lo importante que es seguir explorando y cuestionando las teorías establecidas. Como demuestran los resultados del experimento NA62, la ciencia es un proceso continuo de descubrimiento, y cada paso adelante, por pequeño que sea, nos acerca a comprender mejor el universo que habitamos.
El equipo del CERN seguirá acumulando datos y quizás, en los próximos años, nos ofrezca más respuestas sobre si estamos a punto de descubrir una nueva física que desafíe los conocimientos actuales. ¡Qué maravillosamente emocionante!
Referencia:
- Seminario del CERN/New measurement of the K+ -> pi+nunu decay by the NA62 Experiment. Link.
