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La gran explicación que utilizan los físicos para describir el funcionamiento del universo podría tener algunos nuevos e importantes defectos que remendar después de que se descubriera que una partícula fundamental tiene más masa de lo que los científicos pensaban.

“No es sólo que algo esté mal”, dijo Dave Toback, físico de partículas de la Universidad de Texas A&M y portavoz del Laboratorio Nacional de Aceleración Fermi del gobierno estadounidense, que realizó los experimentos. Si lo replican otros laboratorios, “significa literalmente que algo fundamental en nuestra comprensión de la naturaleza está mal”.

Los físicos del laboratorio hicieron chocar partículas durante diez años y midieron la masa de 4 millones de bosones W. Estas partículas subatómicas son responsables de una fuerza fundamental en el centro de los átomos, y sólo existen durante una fracción de segundo antes de descomponerse en otras partículas.

“Aparecen y desaparecen constantemente en la espuma cuántica del universo”, dijo Toback.

La diferencia en la masa con respecto a lo que predice la teoría predominante del universo es demasiado grande para ser un error de redondeo o algo que pueda explicarse fácilmente, según el estudio realizado por un equipo de 400 científicos de todo el mundo y publicado el jueves en la revista Science.

El resultado es tan extraordinario que debe ser confirmado por otro experimento, dicen los científicos. De confirmarse, presentaría uno de los mayores problemas hasta ahora con el detallado libro de reglas de los científicos para el cosmos, llamado modelo estándar.

El físico de la Universidad de Duke Ashutosh V. Kotwal, líder del proyecto de análisis, dijo que es como descubrir que hay una habitación oculta en tu casa.

Los científicos especularon con la posibilidad de que haya una partícula no descubierta que esté interactuando con el bosón W y que pueda explicar la diferencia. Tal vez la materia oscura, otro componente poco conocido del universo, podría estar desempeñando un papel. O tal vez simplemente hay una nueva física involucrada que simplemente no entienden en este momento, dijeron los investigadores.

El modelo estándar dice que un bosón W debería medir 80.357.000 electronvoltios, más o menos seis.

“Lo encontramos ligeramente más que eso. No tanto, pero es suficiente”, dijo Giorgio Chiarelli, otro científico del equipo Fermi y director de investigación del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear. La escala del equipo Fermi sitúa al bosón W en un valor más elevado de 80.433.000 electronvoltios, más o menos nueve.

No parece una gran diferencia, pero es enorme en el mundo subatómico.

Pero tanto el equipo como los expertos que no participaron en la investigación dijeron que una afirmación tan grande requiere pruebas adicionales de un segundo equipo, que aún no tienen.

“Es una medición increíblemente delicada, requiere la comprensión de varias calibraciones de varios pequeños efectos”, dijo Claudio Campagnari, un físico de partículas de la Universidad de California Santa Bárbara, que no formaba parte del equipo de Fermi. “Estos chicos son realmente buenos. Y me los tomo muy en serio. Pero creo que al final lo que necesitamos es una confirmación por parte de otro experimento.”

Las mediciones anteriores, menos precisas, del bosón W realizadas por otros equipos descubrieron que era más ligero de lo previsto, por lo que “tal vez haya algo raro en este experimento”, dijo el físico de Caltech Sean M. Carroll, que no formó parte de la investigación y dijo que “vale la pena tomarlo muy en serio.”

El hallazgo es importante por su potencial efecto en el modelo estándar de la física.

“La naturaleza tiene hechos”, dijo Kotwal de Duke. “El modelo es la forma en que entendemos esos hechos”.

Los científicos saben desde hace tiempo que el modelo estándar no es perfecto. No explica bien la materia oscura ni la gravedad. Si los científicos tienen que entrar y retocarlo para explicar estos descubrimientos, tienen que asegurarse de que no desbarata las ecuaciones matemáticas que ahora explican y predicen bien otras partículas y fuerzas, dijeron los investigadores.

Es un problema recurrente del modelo. Hace un año un equipo diferente encontró otro problema con el modelo estándar y cómo reaccionan los muones.

“La mecánica cuántica es realmente hermosa y extraña”, dijo Toback. “Cualquiera que no se haya preocupado profundamente por la mecánica cuántica no la ha entendido”.

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