Inesperado hallazgo abre la ventana a una nueva física

Ciencia

Los datos adquiridos por un viejo experimento y guardados por años en cintas magnéticas revelan ahora un posible descubrimiento que, de ser confirmado, nos dará una nueva manera de ver la naturaleza.

Laboratorio Nacional Fermi en Batavia, Illinois. (Foto: Reidar Hahn | Departamento de Energía de EEUU)
Gerardo Herrera Corral
Ciudad de México /

Hay que tomar la autopista hacia el oeste y viajar desde Chicago poco más de cincuenta kilómetros en el corazón territorial de los Estados Unidos. El medio oeste está dominado por una planicie donde la mirada se pierde en extensos sembradíos de maíz y trigo. En esas grandes regiones del midwest, hay praderas sin fin, temporada de tornados y una cultura muy estadounidense.

Uno de los laboratorios nacionales más importantes de Norteamérica está ahí, entre pequeños pueblos que se asentaron a lo largo de los ríos. El laboratorio Fermi o Fermilab, albergó hace años al acelerador de partículas más grande del mundo. Ahí se encontraba la máquina llamada Tevatron, que hacía chocar protones con antiprotones en busca de nuevas formas de materia. Fue ahí que se descubrió al quark más pesado de los seis conocidos: el “top” o quark “cima”; y fue también el último laboratorio que dio la lucha sin descanso hasta el 2011 alimentando la esperanza de encontrar al Higgs antes de que el Gran Colisionador de Hadrones lo hiciera. El LHC (por sus siglas en inglés: Large Hadron Collider) comenzó a operar en Europa en 2009.

Cuando el nuevo acelerador de CERN mostró que en solo unos meses tendría lo que Fermilab había conseguido con años de esfuerzo, el laboratorio norteamericano decidió apagar el Tevatron. Era septiembre y el invierno estaba por llegar. En el verano siguiente, justo en el día de la independencia norteamericana, el CERN anunciaba el descubrimiento del Higgs. Entonces quedó claro que el liderazgo en al área más fundamental de la física moderna ya no estaba en las llanuras que rodean a la ciudad de los vientos, sino en Europa, al pie de los Alpes suizos.

Sin embargo, un grupo de físicos norteamericanos había estado trabajando en la preservación de los datos. Diseñaron y construyeron una gran infraestructura computacional para el almacenamiento en cinta y disco de todo lo registrado en los experimentos. Se implementó cómputo distribuido para el análisis posterior de los datos y es establecieron estrategias de mantenimiento del código con que se los podía revisar. La intención era mantener el acceso y la capacidad de análisis hasta el año 2020 y más allá posibilitando la producción de resultados científicos de alta calidad.

Ahora, el proyecto de preservación de datos parece haber dado su fruto más preciado. El Fermilab acaba de anunciar el valor más preciso de la masa de una partícula crucial: el bosón llamado W y lo hace con datos registrados veinte años atrás. Esta partícula posee carga eléctrica que puede ser positiva o negativa. Se llama así porque W es la inicial en inglés de la palabra débil (weak), y es que, junto con la partícula Z a la 0 es mediador de una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: la fuerza débil que, junto con la fuerza fuerte, la electromagnética y la gravitacional sostienen la estructura del Universo.

La masa de un objeto es su resistencia para moverse. Nosotros podemos calcular nuestra masa pesándonos y luego dividiendo el número que obtengamos por la aceleración gravitacional —que para nuestro planeta es de 10 metros por segundo cada segundo—. Sin embargo, para una partícula microscópica como el W la medición es un poco más complicada. Se necesita de un acelerador para producirlo y de un detector para verlo. El Detector del Colisionador de Fermilab (CDF por sus siglas en inglés: Collider Detector at Fermilab) fue un experimento diseñado para ver en detalle esta y otras partículas microscópicas. Entre 2002 y 2011 registró 4 millones de eventos en que aparecía la partícula W, que vive sólo una décima de yoctosegundo, es decir: 10 a la -25 segundos. Aunque es solo un instante, los físicos hacen una foto de los productos de su desintegración y con eso son capaces de medir muchas de sus propiedades. El W decae en dos partículas y, aunque una de ellas es invisible, viendo la otra se puede estimar cuánto pesa la partícula madre que lo origina, es decir, el W.

Durante los últimos años hemos aprendido mucho de la manera como se genera esa partícula al momento en que los protones chocan. Ahora sabemos con mayor precisión cuáles son los mecanismos que le dan origen y con esta nueva información es que los especialistas decidieron sumergirse en las cintas magnéticas, extraer los eventos donde aparece el W y recalcular la masa.

El resultado no sólo es más preciso que cualquier medición hecha hasta ahora —incluyendo al moderno experimento ATLAS que toma datos en el Gran Colisionador de Hadrones y que publicó el mismo resultado hace poco—. Además, el valor obtenido es mayor de lo que se esperaba y aunque la diferencia es pequeña, sí es lo suficientemente mayor como para ser calificada de revolucionaria.

El que la masa sea mayor puede deberse a fenómenos que no habíamos considerado. Es posible que el Higgs, que fue anunciado en 2012 sea sólo uno de varios que existen, o que esa partícula no sea elemental, como hemos pensado, sino compuesta, podría ser que exista una quinta fuerza en la naturaleza y con ella un hipotético fotón oscuro, etc. Entre estas opciones, quizá la más probable es la tan buscada y anhelada “supersimetría”.

La supersimetría es la inclusión de una simetría mayor en el modelo que actualmente tenemos para describir a las partículas elementales. Aunque no ha sido verificada es una bella idea que bien podría ser parte del plan que tiene el Universo para ser lo que es. De alguna manera la supersimetría describe a bosones y fermiones como manifestaciones de una sola entidad de tal manera que las fuerzas y la materia podrían ser vistos como aspectos de una sola cosa.

Esta nueva medición abre la posibilidad de que un nuevo paradigma se instale y con él, una manera distinta de ver a la naturaleza.

AQ

LAS MÁS VISTAS

¿Ya tienes cuenta? Inicia sesión aquí.

Crea tu cuenta ¡GRATIS! para seguir leyendo

No te cuesta nada, únete al periodismo con carácter.

Hola, todavía no has validado tu correo electrónico

Para continuar leyendo da click en continuar.