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El enigma de la partícula imposible


Aparece una nueva partícula que podría pulverizar el modelo estándar de la física, ese que lleva 30 años aportándonos conocimiento sólido y sin fisuras. Advierten los científicos que este descubrimiento resulta tan difícil de digerir que necesitarán exhaustivas comprobaciones para descartar posibles errores de cálculo, pero si se confirma, daría la vuelta al panorama de la física actual, dando la razón a otras teorías mas exóticas que explican nuestro universo desde un punta de vista diferente.

El Tevatrón, abuelo del LHC y bastante mas pequeño.

Las partículas están de moda. Muones, bosones, quarks, protones, leptones, forman una sopa de letras ininteligible para el común de los mortales y sin embargo, cada día las tenemos mas presentes en nuestras vidas. No hace mucho asistíamos expectantes a uno de los acontecimientos más importantes de la historia de la humanidad, al menos desde el punto de vista científico. Hablamos del archiconocido LHC y su puesta en marcha, que hasta mi madre es capaz de nombrar como “el acelerador de partículas ese”(es mucho pedirle ya que recuerde a los hadrones). Este coloso de la ingeniería busca las respuestas definitivas a la creación basándose en el comportamiento y en la presencia(o ausencia) de ciertas partículas cuando se hacen chocar violentamente dos haces de protones en direcciones opuestas y a unas velocidades estratosféricas. Para que lo entendamos. Supongamos que tenemos un reloj y queremos saber como funciona por dentro. Simplemente lo estrellamos contra el suelo y recogemos los pedazos para analizar su forma y función. Eso a grandes rasgos es lo que hace el LHC con las partículas. Y del resultado de esa colisión deben llegar respuestas de tal magnitud que pueden significar un paso en el conocimiento del universo como nunca antes habíamos logrado. Por ahora, la física cuántica permanece un tanto estancada en la fiabilidad del modelo estándar, que es la teoría que ha funcionado prácticamente sin fisuras desde hace 30 años. Cuando arranque el colisionador no sabemos si confirmará o no dicha teoría.

El Fermilab, hermosa integración de ciencia y arte

Pero hete aquí que el Tevatrón, un venerable acelerador de partículas y abuelo del LHC situado en el Fermilab de Illinois (EEUU), acaba de saltar con una sorpresa que ha revolucionado a buena parte de los científicos de la comunidad. Mientras realizaban unos experimetos rutinarios han aparecido de la nada unas partículas que no deberían estar ahí y que de verificarse que no ha sido un error técnico, podrían suponer uno de los más impactantes descubrimientos de las últimas décadas. Tan controvertido ha sido el acontecimiento que un tercio de los 600 investigadores que presenciaron el evento no han querido colocar sus nombres en los documentos que atestiguan dicho suceso. Tengan en cuenta que la aparición de esta partícula fantasma pone contra las cuerdas al modelo estándar de la física que hasta ahora viene siendo la referencia indiscutible. Por tanto, y aplicando el principio de parsimonia, en igualdad de condiciones la solución más sencilla suele ser la verdadera, es lógico que algunos científicos se hayan desmarcado del asunto mientras esperan que se estudie con mas rigor este hecho y se llegue a una conclusión más fiable.

El CDF es capaz de detectar partículas realmente pequeñas

¿Qué ha pasado exactamente? Pues al parecer en el Tevatrón se realizaban experimentos típicos de colisiones de hadrones en los que su detector CDF ha arrojado unos resultados extraños y muy sorprendentes cuando hacían chocar uno chorro de protones dentro del rayo tubo de 1.5 centímetros que sirve de recipiente a estos microtumultos. En esta ocasión el CDF estaba observando los  efectos del coche de quarks inferiores y anti-quarks inferiores que se desintegran, entre otras cosas, en al menos dos partículas cargadas llamadas muones, todo esto en un picosegundo. Pero ¡oh sorpresa!, a la hora del recuento resulta que aparecen muchos mas muones de los que predice la teoría estándar ¿De donde vienen estos descarados? ¿Quién los ha invitado a la fiesta? ¿Habrán pagado la entrada o se han colado gracias a su diminuto tamaño?.

“No hemos descartado una explicación rutinaria o mundana para esto, y quiero dejarlo bien claro", dice el portavoz Jacobo Konigsberg de CDF, que añade que es importante que los otros experimentos verifiquen el efecto. Así, mientras el equipo de CDF permanece circunspecto, los teóricos son propensos a especular. Si la señal no es falsa, esto significa que alguna partícula desconocida con un tiempo de vida de aproximadamente 20 picosegundos fue producida en la colisión, recorrió aproximadamente 1 centímetro, a través del costado del rayo tubo, y luego se desintegró en muones. Casi nada.

Por aquí circula plasma a muchos miles de grados

"Un centímetro es un largo camino para la mayor parte de las clases de partículas antes de desintegrarse", dice Dan Hooper de Fermilab. "Es demasiado temprano para hablar mucho sobre esto. Que se dice que si resulta que existe una nueva partícula de larga vida, sería un gran descubrimiento". Paralelamente, Neal Weiner de la New York University también aplaude con las orejas: "Si esto es correcto, es increíblemente excitante", dice. "Sería una señal de una física quizás aun más interesante que la que hemos estado investigando hasta ahora".

¿Y ahora como explicamos esto suponiendo que no sea un error de cálculo? Pues ya hay quienes han formulado teorías que alcanzan a explicar este extraño comportamiento de la partícula. Weiner y Nima Arkani-Hamed del Institute for Advanced Study en Princeton, Nueva Jersey, y sus colegas han elaborado una teoría de la materia oscura (esa cosa enigmática que se cree forma una gran proporción del universo) para explicar las recientes observaciones de radiación y anti-partículas de la Vía Láctea.

La materia oscura aún guarda muchos misterios sin resolver

Su modelo postula unas partículas de materia oscura que interactúan entre ellas intercambiando partículas con una masa aproximada de 1 gigaelectronvolts. Los muones de CDF parecen provenir precisamente de la desintegración de una partícula de 1 GeV. Entonces, ¿podrían ser una firma de materia oscura? "Estamos tratando de averiguarlo", dice Weiner. "Pero a pesar de todo me siento excitado por los datos de CDF".

Y digo yo ¿no habrá sido todo esto que algún mecánico despistado se haya comido el bocadillo cerca de las máquinas y hayan caído algunas migas de pan? Cuando se te meten por el jersey juro que parecen partículas extrañas dedicadas al oscuro propósito de picarte con enorme energía hasta que al fin colisionas la prenda contra la compuerta de la lavadora.

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Escrito por imported_Kir

Comentarios

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  1. Gran noticia. Esto llevaría a estudiar Física cuántica otra vez :S. Esperemos que este descubrimiento sea eso, un descubrimiento, y no un fallo en la máquina.

    Por cierto, creo que 1 GeV sería una unidad de energía, en vez de una de masa. El electrónVoltio (electronVolt o eV) es una unidad de energía diminuta utilizada para cuantificar la energía de partículas (tales como electrones en orbitales, energías de enlaces…). Por ello no creo que se refiera a masa.

    Felicidades, y eguid con el buen trabajo Neoteo.

    • Hola compañeros,

      Jafocon, en mecánica cuántica se habla de energía y masa por tigual, ya que son equivalentes. Una partícula más energétia, pesa más, por así decirlo.

      Ten en cuenta la ecuación famosa de Einstein E=mc^2, que plantea la equivalencia.

      Saludos!!

      • Hola gemol,
        Yo soy estudiante de Ingeniería Química, y cuando nos referimos a partículas siempre tienen una masa en gramos (aunque sea diminuta). He de suponer que lo que nos cuentas es para estudio de la mecánica cuántica más avanzada, y si en el futuro lo encuentro, me acordaré de tí ;). Por ahora seguiré con lo que es para mí, masa es masa y energía es energía, y por eso E=m es incorrecto (la masa no es energía), pero la masa por la velocidad (de la luz) al cuadrado si puede ser energía (E=mc^2). Confiaré en tí y lo esperaré para más adelante en el curso.

        Saludos.

  2. Tienes razón, Jaforcon. Ha sido un error de traducción.

    Muchisimas gracias por el aporte.

    Me alegra que leais las noticias con tanta pasión aunque a veces sean un poco áridas en la parte teórica 😉

    En cuanto a la noticia, yo sería muy cauto con ella. Muy muy cauto. Hasta que no se verifique no se puede decir nada definitivo.

  3. no me seais… 1GeV es una unidad de masa usada por cualquiera que sepa fisica, la masa de un electron son 511MeV (megaelectronesvoltio) y estamos hablando de masas en reposo
    en este caso imagino que se referiran a energia, pero energia relativista (que incluye energia debida a la masa y al momento de la particula), lo habran deducido simplemente de la propia energia de los muones
    en definitiva, como decia gembol lo de masa estaba bien puesto (aunque no lo he llegado a leer asi) y el compañero Jaforcom dudo que llegues a dar cuantica… al menos a un nivel medianamente avanzado (en ingenieria quimica no se estudian estas cosas, para esto estamos los aspirantes a fisicos XD, de buen royo ;))

  4. A final trivi llevas razón tu. He estado investigando mas a fondo el tema y efectivamente:

    GeV

    As a unit of mass

    By mass-energy equivalence, the electron volt is also a unit of mass. It is common in particle physics, where mass and energy are often interchanged, to use eV/c², or more commonly simply eV with c set to 1, as a unit of mass.

    For example, an electron and a positron, each with a mass of 0.511 MeV, can annihilate to yield 1.022 MeV of energy. The proton has a mass of 0.938 GeV, making a GeV a very convenient unit of mass for particle physics.

    1 GeV/c2 = 1.783×10−27 kg

    The atomic mass unit, 1 gram divided by Avogadro’s number, is almost the mass of a hydrogen atom, which is mostly the mass of the proton. To convert to MeV,use the formula:

    1 amu = 931.46 MeV = .93146 GeV
    1 MeV = 1.074·10-3 amu

    In some older documents, and in the name Bevatron, the symbol "BeV" is used, which stands for "billion-electron-volt"; it is equivalent to the GeV.

    Since MeV as a unit is often used in nuclear energy equations, for example as in the stellar nuclear fusion process of carbon burning, among others the equation

    12C + 12C → 20Ne + 4He + 4.617 MeV

    http://en.wikipedia.org/wiki/GeV

    Lo dejaremos como está ahora para no inducir mas confusiones.

    • Una traducción nunca viene mal:

      GeV (Gigaelectonvolt)

      Como unidad de masa

      Por medio de la equivalencia Energía-Masa, el Electronvolt es también una unidad de masa. Es una práctica común en la Física de Partículas (en la que masa y energía suelen intercambiarse) usar eV/c², o, más comúnmente, solo eV con c fijado a 1, como unidad de masa.

      Por ejemplo, un electrón u un positrón, cada uno con una masa de 0.511 MeV, pueden aniquilarse para formar 1.022 MeV de energía. El protón tiene una masa de 0.938 GeV, convirtiendo al GeV en una unidad másica muy conveniente para la Física de Particulas.

      1 GeV/c2 = 1.783×10−27 kg

      La Unidad de Masa Atómica (en español abreviado aveces "UMA"), 1 gramo dividido entre el número de Avogadro, es casi la masa de un átomo de hidrógeno, que es casi la masa de un protón (apenas más). Para convertir a MeV,use esta formula:

      1 amu = 931.46 MeV = .93146 GeV
      1 MeV = 1.074·10-3 amu

      (amu=UMA)

      En algunos documentos menos actuales, y en el nombre "Bevatron", el símbolo "BeV" es usado, que significa "billion-electron-volt"; es equivalente al GeV.

      El MeV como unidad es ampliamente usado en las ecuaciones de energía nuclear, por ejemplo, en el proceso de la fusión nuclear estelar de carbono:

      12C + 12C → 20Ne + 4He + 4.617 MeV

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