¿Está un experimento haciendo tambalear las leyes de la Física?
Por Amalia Betancur
Profesora del pregrado en física, Universidad EIA
Ph. D. en Física de Partículas
Integrante del experimento DUNE de Fermilab
Hemos venido estudiando las leyes de la física por siglos y es mucho lo que hemos aprendido, especialmente desde el advenimiento del siglo XX, cuando entendimos que el mundo de lo pequeño tiene comportamientos extrañísimos, comportamientos que no nos esperábamos; en otras palabras, el mundo cuántico. Para llegar a esto, hemos tenido que desarrollar teorías y corroborarlas con experimentos o desarrollar experimentos, encontrar que algo no da bien y, entonces, desarrollar teorías que puedan explicar lo que no nos cuadra (esta es la manera en que trabajamos en la física de partículas en la EIA).
Recientemente, un experimento que hace parte del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), cerca a la ciudad de Chicago (Estados Unidos), ha publicado resultados que están generando controversia. El experimento se llama “g-2 del muón” y busca comparar sus resultados con la teoría. El experimento ha encontrado resultados que apuntan a que algo no funciona.
Para entender de qué se trata este resultado, primero hay que entender qué es el muón. Todos hemos oído sobre el electrón, pero tal vez no hayamos oído que esta pequeña partícula tiene dos primos, con mismas propiedades, pero más pesados: uno es el muón y el otro, el tauón. El muón vive muy poco, se desintegra en un poco más de una millonésima de segundo después de que se produce. No obstante, en ese pequeñísimo tiempo que vive, podemos aprender mucho sobre sus propiedades. Una de estas es su momento magnético, es decir, la capacidad del muón de interactuar con un imán (o campo magnético). La teoría tiene unas predicciones muy específicas sobre esta capacidad del muón de interactuar con un imán y estas predicciones vienen de algo que llamamos la teoría clásica, pero también de la teoría rara, la cuántica. La teoría cuántica entra en el cálculo porque cualquier partícula o fuerza con la que pueda interactuar el muón puede alterar un poco este momento magnético. Así que encontrar que el experimento da un poco más momento magnético (así sea solo un poquito más) que lo que predice la teoría, puede implicar que hay partículas nuevas o fuerzas nuevas que simplemente son tan sutiles que hasta ahora no habíamos notado su presencia. Esto es justamente lo que está encontrando el experimento en Fermilab; más aun, ya otro experimento había encontrado un resultado similar, lo que hace esto más interesante. En la física nos gusta corroborar los resultados que da un experimento, haciendo otro parecido, pero mejorado: es parte del método científico.
La comunidad científica parece que ha estado casi que de fiesta desde que se publicó el resultado. Encontrar nuevas partículas es algo único, encontrar nuevas fuerzas, todavía más; y de hecho, la explicación que más me he encontrado en los artículos científicos es que es una nueva fuerza, “la quinta fuerza”. Repito, algo único. Pero, como científicos debemos ser cautelosos por dos razones. La primera: estas medidas hay que hacerlas muchísimas veces para asegurarnos de que tenemos el valor correcto; a esto le llamamos la estadística de los datos. Todavía no se tiene la estadística necesaria para gritar a los cuatro vientos que hay un nuevo descubrimiento, pero se está acercando; el experimento seguirá tomando datos. Segunda y, en mi opinión, la más importante: tenemos que estar seguros de que sabemos calcular muy bien la teoría. Recientemente, físicos han publicado un artículo donde dicen que haciendo ciertos cálculos nuevos (que son supremamente complicados) encuentran que la teoría y el experimento están de acuerdo; es decir, ni partículas ni fuerzas nuevas. Esto todavía debe ser verificado por otros físicos. Otra vez, el método científico.
En fin, esto es complicado y a la vez ¡muy interesante! Nos tocará seguir conectados para ver qué sucede con esto.
