Algo anda mal con una multitud.

Una nueva medida de la masa de una partícula elemental, el bosón W, ha superado las expectativas. El hallazgo apunta a una posible falla en la teoría inquebrantable de los físicos sobre los fundamentos de nuestro mundo, conocida como el Modelo Estándar.

Esta teoría predice un bosón W con una masa de alrededor de 80 357 millones de electronvoltios, o MeV. Pero la masa recién medida es mayor, a 80.433,5 MeV, según informan los físicos que utilizan el Collider Detector en Fermilab, o CDF, en un informe colaborativo el 8 de abril. Ciencia.

El hallazgo podría apuntar a nuevas partículas u otros misterios de la física que aún no se han descubierto. «Si esto se confirma, claramente significaría una nueva física muy interesante para explorar», dice el físico teórico Sven Heinemeyer del Instituto de Física Teórica de Madrid.

Sin embargo, varias mediciones anteriores, menos precisas, encontraron masas de bosones W más cercanas al modelo estándar, incluida una del experimento ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN cerca de Ginebra. Así que los físicos están esperando más confirmación antes de declarar que su preciada teoría es incorrecta.

«El nuevo resultado de CDF parece difícilmente compatible con los anteriores, incluido su propio resultado anterior, lo que plantea interrogantes», dice el físico de ATLAS Maarten Boonekamp del Instituto para el Estudio de las Leyes Fundamentales del Universo de la Université Paris-Saclay.

El bosón W, descubierto en 1983, juega un papel importante en el modelo estándar (Número de serie: 5/2/83). La partícula viene en dos variedades, ya sea con una carga eléctrica positiva o negativa. Junto con su compañero sin carga, el bosón Z, las partículas transportan la fuerza nuclear débil que es responsable de ciertos tipos de desintegración radiactiva y juega un papel importante en las reacciones nucleares que alimentan al Sol.

Usando datos recopilados por CDF entre 2002 y 2011, el equipo buscó bosones W producidos en colisiones de protones y sus contrapartes de antimateria, antiprotones, en el acelerador de partículas Tevatron ahora cerrado en Fermilab en Batavia, Illinois (Número de serie: 9/9/11). El análisis se diseñó de tal manera que los investigadores no pudieran saber el resultado final hasta que lo terminaron.

El momento de la revelación fue impresionante, dice Ashutosh Kotwal, físico experimental de partículas de la Universidad de Duke. «Cuando surgió la respuesta… quedamos impresionados por lo que podríamos haber aprendido».

Con una precisión del 0,01 por ciento, la nueva medición de la masa del bosón W es aproximadamente el doble de precisa que el registro anterior. “Esta es una medida muy especial; este es un verdadero legado”, dice Rafael Coelho Lopes de Sá, físico experimental de partículas de la Universidad de Massachusetts Amherst, quien trabajó en la medición de la masa del bosón W para otro experimento de Tevatron. «El nivel de dedicación, cuidado y atención al detalle… es asombroso».

La nueva medición se desvía de la expectativa del modelo estándar en 7 sigma, una medida de la significancia estadística de un resultado. Eso está muy por encima del 5 sigma que los físicos normalmente necesitan para reclamar un descubrimiento.

Aún así, «antes de que me emocione demasiado», dice el físico de ATLAS Guillaume Unal del CERN, «me gustaría ver una medición independiente que confirme la medición CDF». Revista Europea de Física COtra medición de la masa del bosón W del experimento LHCb del CERN también estuvo de acuerdo con la predicción del modelo estándar, informaron los investigadores en enero. Revista de física de alta energía.

«La masa del bosón W es notoriamente difícil de medir», dice el físico de LHCb Mika Vesterinen de la Universidad de Warwick en Coventry, Inglaterra. Esto explica por qué CDF tardó tanto en completar este análisis, que se publicó más de 10 años después del final del experimento.

Con suerte, los científicos no tendrán que esperar tanto tiempo para otra medición. Las colaboraciones ATLAS y LHCb ya están trabajando en análisis mejorados de la masa del bosón W. CMS, otro experimento en el CERN, también podría medir la partícula.

Si la nueva medida se mantiene, aún no está claro qué misterios de la física podrían estar en juego. Nuevas partículas, como lo predice la teoría de la supersimetría, que supone que cada partícula conocida tiene una pareja más pesada, podrían ayudar a desplazar hacia arriba la masa del bosón W (Número de serie: 6/9/16). Curiosamente, según Heinemeyer, las mismas partículas también podrían ayudar a explicar otro misterio de la física actual: los giros magnéticos de los muones informados por el experimento Muon g-2 (Número de serie: 7/4/21).

Independientemente de lo que los físicos descubran, obtendrán una nueva comprensión de los detalles de esta partícula crucial, dice el físico teórico Nathaniel Craig de la Universidad de California, Santa Bárbara. «Al final del día, la energía y la atención adicionales dedicadas a la medición de la masa W serán algo inmensamente positivo».

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