Dr. José Manuel Nieto Jalil
Director del Departamento Regional de Ciencias en la Región Centro-Sur Tecnológico de Monterrey Campus Puebla
Todo lo que existe en el universo funciona gracias a la acción de cuatro fuerzas fundamentales: gravedad, electromagnetismo y dos interacciones nucleares, la fuerte –que mantiene la cohesión de los núcleos atómicos– y la débil –responsable de los fenómenos de desintegración radiactiva–.
Utilizando las cuatro fuerzas conocidas, los físicos son capaces de explicar con bastante juicio tanto el mundo subatómico como el macroscópico. No hay fenómeno, ni interacción, que no incluya por lo menos a una de esas cuatro fuerzas. Sin embargo, hay algunas interacciones que se no pueden ser explicadas por estas interacciones.
Actualmente sabemos muy bien cómo funcionan las tres primeras, pero nadie ha conseguido aún cuantificar la gravedad. Es decir, encontrar una partícula que transporte la cantidad mínima de esa fuerza, del mismo modo que un fotón. En otras palabras: aunque la gravedad sea para cualquiera de nosotros la más común y perceptible de las fuerzas de la naturaleza, lo cierto es que no tenemos ni idea de cómo funciona.
Durante los últimos años, la búsqueda de nuevas fuerzas de la Naturaleza se ha incrementado debido a la incapacidad del modelo estándar de la física de partículas para explicar la materia oscura, la sustancia invisible que los científicos creen forma más de 95% de la masa del universo.
Desde que en 1930 los astrónomos notaron que las galaxias giran como si estuvieran formadas, no sólo por la materia que se puede ver en sus telescopios sino, además, por una gran cantidad de materia invisible, los físicos han estado buscando la manera de entender la naturaleza de esa misteriosa sustancia. Se la llama materia oscura y representa la mayor parte del universo.
Físicos del instituto de Investigaciones Nucleares de Hungría, bajo la dirección de Attila Krasznahorkay, publicaron un artículo con el título Nueva evidencia que apoya la existencia de la hipotética partícula X17. Los científicos están convencidos de haber observado, en acción, una quinta fuerza hasta ahora desconocida que emerge de un átomo de helio.
No sólo el equipo de Attila ha reportado haber visto a la misteriosa quinta fuerza. Hace unos años, reportaron la observación de esta quinta fuerza durante la descomposición de un isótopo de berilio.
Las conclusiones que han reportado los investigadores después de realizar otros experimentos es que en la descomposición del berilio-8, previamente se producen cambios en el estado del núcleo de helio excitado y se han encontrado pares de electrones y positrones separándose un ángulo que no coincide con los modelos actualmente aceptados. En esta ocasión, los valores encontrados estaban más cerca de 115 grados, por lo que los cálculos indicaban que el núcleo de helio también podría haber producido un bosón de muy corta duración, con una masa que de nuevo rondaba los 17 mega electronvoltios. Por eso decidieron bautizar a la nueva posible partícula como X17.
Actualmente conocemos cuatro fuerzas fundamentales y sabemos que tres de ellas tienen bosones, que llevan sus mensajes de atracción y repulsión. De las cuatro fuerzas, sólo la gravedad se resiste aún a ser cuantificada. Se supone que la unidad mínima de gravedad es transportada por una partícula hipotética, el gravitón, que lamentablemente los científicos aún no han conseguido detectar.
Este nuevo bosón no podría ser una de las partículas que transportan las cuatro fuerzas conocidas, gracias a su masa distintiva de 17 mega electronvoltios o, aproximadamente, 33 veces la de un electrón, y una vida útil pequeña (de aproximadamente de 10 a 14 segundos). Entonces, todas las señales apuntan a que el bosón es el portador de una nueva quinta fuerza. Pero a la física no le gusta celebrar prematuramente. Encontrar una nueva partícula siempre es una gran noticia en física y merece mucho escrutinio. Sin mencionar el experimento repetido.
Las posibilidades de encontrar está quinta fuerza en los diversos experimentos que se llevan a cabo no son demasiados, pero si el extraño bosón existe realmente y no es sólo una ilusión debida a algún problema durante el experimento, el hecho de que interactúe con neutrones sugiere que podría ser el responsable de una fuerza que no se parece en nada a las cuatro que conocemos.
Un nuevo experimento realizado con partículas llamadas muones en el laboratorio Fermilab de Batavia (Chicago) y que sus resultados han sido publicados en la revista Physical Review Letters, destacando en el artículo el descubrimiento de una quinta fuerza de la naturaleza. Los resultados del experimento proporcionan una fuerte evidencia de la existencia de una partícula subatómica, o una nueva fuerza que aún no ha sido descubierta y han arrojado resultados que discrepan con la actual teoría física del Universo, el Modelo Estándar.
El muón es una partícula de la familia del electrón. Los muones se encuentran en los rayos cósmicos que golpean la Tierra constantemente, producidos por eventos cósmicos.
Estas partículas tienen un minúsculo campo magnético, las características de este campo dependen de las interacciones de los muones con otras partículas,
que se forman y se aniquilan continuamente en el vacío que los rodea. Estas interacciones se reflejan en un parámetro, llamado anomalía giromagnética.
El último experimento (Muon g-2) ha medido este número, hallando un resultado distinto al que prevé la teoría. Esto sugiere que, en esa nube de partículas que rodea el muón, podría haber alguna desconocida, que incluso podría estar relacionada con una fuerza nueva. En realidad, la discrepancia se podría explicar con la existencia de partículas desconocidas, posiblemente de materia oscura.
La existencia de una fuerza (o más de una), distinta a las cuatro conocidas, es otra explicación posible pero menos probable. Los resultados del experimento Muon g-2, sin embargo, no son 100% concluyentes. Existe una probabilidad de 1 entre 40 mil de que el resultado haya sido sólo una casualidad estadística.
Si se confirma estas predicciones, no sólo podremos comprender mejor las fuerzas que gobiernan nuestro Universo, sino que se podría ayudar a los científicos a resolver, de una vez por todas, el molesto problema de la materia oscura. El llamado Modelo Estándar de la física de partículas ha predicho el comportamiento y las propiedades de las partículas subatómicas sin discrepancias de ningún tipo durante cincuenta años.
Si finalmente, nuevos experimentos confirman estos resultados, no sólo habrán descubierto una nueva partícula subatómica, sino toda una nueva fuerza de la Naturaleza capaz de actuar entre la materia que conocemos y la que conforma 95% del universo.
