Principia Marsupia

La partícula que quiere 'romper' la Física

Nada excita tanto a los físicos como que los resultados de un experimento contradigan a la teoría: eso significa que la teoría ha quedado desfasada y se necesita una nueva.

El Modelo Estándar de Partículas: 40 años resistiendo a los experimentos

El Modelo Estándar es la teoría que explica cómo se comportan las partículas más elementales (los quarks, el electrón, el fotón, etc.). Cómo la materia que conocemos está formada por estos constituyentes fundamentales es la teoría más completa que tiene la Física.

Sabemos que el Modelo Estándar no es la 'teoría final del Universo' pues hay cosas que no puede explicar (por ejemplo, la fuerza de la gravedad), pero durante más de cuatro décadas ha predicho correctamente todos los experimentos a los que se ha enfrentado.

Un ejemplo: en el año 2012 los científicos del CERN anunciaron que habían detectado el 'bosón de Higgs', una partícula que el Modelo Estándar nos decía que tenía que estar ahí. Y no era la primera vez que la teoría predecía una partícula antes de descubrirse.

Pero quizás el modelo estándar se equivoca en una cosilla…

Hace unos días se hicieron públicos los resultados de un experimento en EEUU que quizás contradicen al Modelo Estándar. Pero antes de explicarlo esto, tenemos que introducir a una partícula llamada 'muón'.

El muón: el hermano mayor del electrón

Todos habéis escuchado hablar de los electrones. Los electrones son esas pequeñas partículas que dan vueltas alrededor del núcleo en un átomo. Casi toda la tecnología moderna se basa en aprender a manejar los electrones a nuestro antojo (¡por algo se llama 'electrónica'!).

Pues bien: el electrón tiene una especie de hermano mayor. Es una partícula a la que llamamos 'muón'. El muón tiene la misma carga que el electrón pero pesa 200 veces más.

El imán dentro del electrón y del muón

La mecánica cuántica nos dice que tanto el electrón como el muón se comportan como si llevaran dentro un pequeño imán que crea un campo magnético.

¿Cómo de potente es ese imán?

Los físicos miden la fuerza de ese imán con una cantidad a la que se le llama 'el factor g'.

El factor g del electrón es la cantidad medida con mayor precisión en la física.

El factor g del electron es 2,002319304362.

Sí, sí, lo hemos medido hasta con 12 decimales y el resultado concuerda perfectamente con lo que predice el Modelo Estándar.

El factor g del muón, ¿se equivoca el modelo Estándar?

Como os decía antes, hace unos días se publicaron los resultados de un experimento llamado 'Muon g-2' que se han realizado en el Acelerador Fermi de EEUU.

El factor g del muón que han medido es 2,0023318412

Mientras que el factor g que predice la teoría es 2,0023318362   

¡Los tres últimos decimales son diferentes! Esto puede parecer una diferencia minúscula, pero significaría un error importante en el Modelo Estándar.

Entonces hemos encontrado un experimento en el que el Modelo Estándar se equivoca, ¿verdad?

Eso parecería, pero resulta que se ha abierto un debate entre los físicos.

Antes os decía que la predicción que hace el Modelo Estándar para el factor g del muón es 2,0023318362 (diferente por tanto del valor medido en el experimento). ¡Pero no todos los físicos están de acuerdo con este número!

El Modelo Estándar no nos dice directamente el valor del factor g. Sólo nos dice cómo calcularlo. Pero resulta que es un cálculo extremadamente complicado y por eso no hay un consenso sobre cuál es el valor exacto que predice la teoría.

El mismo día que los físicos del Fermi anunciaron sus resultados experimentales, un grupo de físicos teóricos publicó en Nature un nuevo cálculo del factor g que sí que coincide con el observado.

¿En qué queda la cosa?

Pues aún no está claro. El año que viene conoceremos medidas experimentales aún más precisas y mientras, los físicos deberán ponerse de acuerdo en cuál es el valor que predice la teoría.

Una vez más, puede que el Modelo Estándar siga resistiendo.