El CERN ha detectado algo muy raro y es la puerta a una nueva física

Si bien el Modelo Estándar de la Física gobierna gran parte de la ciencia, existe un “más allá” de esta física, una que pretende explicar eventos para los que el Modelo Estándar no tiene respuestas, como el origen de la masa, la asimetría materia-antimateria o la naturaleza de la materia oscura y de la energía oscura. En resumen, misterios del universo. Algunos que el CERN podría estar de camino a resolverse.

Un equipo de científicos del CERN, sede del Gran Colisionador de Hadrones, acaban de observar un fenómeno sorprendentemente raro a nivel subatómico que podría llevarnos a una nueva comprensión del modelo estándar de la física de partículas.

Como parte de un experimento llamado NA62, los investigadores detectaron y midieron una forma ultra rara de desintegración de una partícula subatómica llamada kaón. Se trata de una de las interacciones más raras jamás observadas en la física de partículas: según los científicos, menos de uno de cada diez mil millones de kaones se desintegra de esta manera.

El Modelo Estándar predice esta desintegración de kaones, llamada "canal dorado", con un alto grado de precisión. Por tanto, observar el fenómeno en acción proporciona una oportunidad única para poner a prueba nuestra comprensión actual del mundo subatómico.

"Si medimos una desviación del Modelo Estándar, es una clara señal de nueva física", señaló Cristina Lazzeroni, física de partículas de la Universidad de Birmingham, en una entrevista.

Los kaones, también conocidos como mesones K, están formados por dos quarks: un quark up y un quark anti-strange. En esta desintegración analizada en el CERN, una denominada ultrarrara ya que se produce una vez cada 10.000 millones, los kaones cargados se desintegran y producen otras tres partículas: una partícula cargada llamada pión, así como un neutrino y un neutrino de antimateria, o antineutrino.

Para observar este escenario, los investigadores utilizaron el Super Sincrotrón de Protones del CERN para lanzar un haz de protones de alta intensidad contra un objetivo estacionario. Esto expulsó partículas secundarias, incluidos kaones, que fueron medidas con precisión por un detector.

Los científicos detectaron los kaones en el acto de esquivarlo: en números, los kaones cargados sufrieron la desintegración ultra rara, aproximadamente 13 de cada 100 mil millones de veces. Eso es extraordinariamente raro. Pero según los investigadores, esto es aproximadamente un 50 % más frecuente de lo que predice el Modelo Estándar, una discrepancia que deberá conciliarse, de una manera u otra.

Sin embargo, esto no es necesariamente la sentencia de muerte del Modelo Estándar. Debido a la incertidumbre involucrada, es muy posible que sus predicciones sean compatibles con lo que se encontró aquí.

Aun así, esta es la detección más precisa de este tipo hasta la fecha. Los investigadores habían observado previamente la desintegración ultra rara del kaón, pero esta es la primera vez que se ha medido con una significación de cinco desviaciones estándar, o cinco sigma, que es el estándar para hacer un descubrimiento en física de partículas. Dependiendo del fenómeno en cuestión, significa que hay solo un 0,00003% de posibilidades de que lo observado sea una casualidad estadística.

“Buscar indicios de nueva física en esta desintegración requiere más datos, pero este resultado es un gran paso adelante y refuerza aún más el gran interés en esta línea de investigación”, concluye el coordinador de física de NA62, Karim Massri, en un comunicado.