Como se reveló en un nuevo experimento, los primos masivos e inestables de los electrones han demostrado ser más magnéticos.

Resultados de traduccEl nuevo comportamiento de los "muones" desafía el modelo estándar de física de part

El imán de anillo de almacenamiento utilizado para el experimento g − 2 en Fermilab - Crédito de la imagen: Reidar Hahn / Fermilab

Por Faisal Khan / Abril 16, 2021

Traducido por L. Domenech

Desde el momento eureka de 2012, cuando la comunidad científica anunció el descubrimiento del bosón de Higgs, también conocido como "partícula de dios", los físicos han estado buscando otros avances a medida que profundizaban en el universo subatómico. Tras ese avance de hace nueve años, los investigadores ahora han podido determinar la masa precisa de la partícula del bosón de Higgs, junto con un descubrimiento reciente que sugiere que la partícula se desintegra en una combinación de partículas inesperadas.

No hace falta decir que todos estos descubrimientos han superado los límites del Modelo Estándar de Física, aunque todavía se mantuvo de alguna manera. Las mediciones más recientes de Muon g-2 (pronunciado "g menos 2") pueden, en última instancia, forzar cambios importantes en la física teórica y revelar la existencia de partículas fundamentales completamente nuevas. Todo comenzó en 2001 cuando los científicos intentaron medir la fuerza del momento magnético alrededor de un "muón", una propiedad que lo hace actuar como una pequeña barra magnética.

Sin embargo, el experimento realizado en el Laboratorio Nacional de Brookhaven en Upton, Nueva York, sugirió que la lectura es un poco más grande de lo que predice el modelo estándar de física de partículas (Figura 1 a continuación). Antes de continuar, aquí hay un curso intensivo sobre muones: son 207 veces más masivos que sus primos más conocidos, los electrones. También son inestables y se desintegran radiactivamente en electrones y partículas superligeras llamadas neutrinos en 2,2 millonésimas de segundo. 

“Se podría pensar que es posible que una partícula esté sola en el mundo. Pero, de hecho, no es nada solitario. Debido al mundo cuántico, sabemos que cada partícula está rodeada por un séquito de otras partículas ".

~ Chris Polly, físico del Fermilab

Un equipo internacional de 200 físicos de siete países descubrió que los muones no se comportaron como se predijo cuando se dispararon a través de un campo magnético intenso en el Laboratorio Nacional Acelerador Fermi (Fermilab) en las afueras de Chicago. Si bien el experimento original de Muon g-2 dio a muchos físicos la esperanza de que pronto se descubrirían nuevas partículas, el más reciente en el Fermilab ha proporcionado una especie de confirmación. 

El primer resultado del experimento Muon g-2 en Fermilab confirma el resultado del experimento realizado en el Brookhaven National Lab hace dos décadas. Juntos, los dos resultados muestran una fuerte evidencia de que los muones divergen de la predicción del modelo estándar - Crédito de la imagen: Ryan Postel, colaboración Fermilab / Muon g-2

La verificación de los resultados originales de Brookhaven comenzó en 2018, al hacer que los muones corrieran en círculos alrededor de un imán de anillo superconductor de 15 metros de diámetro en el Fermilab. Después de recopilar los datos durante casi tres años, los científicos ahora han presentado los datos del primer año de operaciones. Y para sorpresa de todos, la medición de g-2 fue consistente con la registrada en Brookhaven hace más de 20 años.

Las revisiones por pares han acogido los resultados con entusiasmo y afirman que es la verificación de los experimentos realizados hace dos décadas. Sin embargo, también significa que el modelo estándar es deficiente para explicar esta diferencia. El equipo de Muon g-2 está ahora ocupado analizando algunos de los datos más recientes, así como recopilando más.

La fórmula original derivada por un físico inglés en 1928, el factor g de un muón solitario debería ser 2. Pero la fórmula no tiene en cuenta el ruido cuántico que surge de todas las demás partículas subatómicas potenciales en el universo, lo que significa el factor g para el muon sea más de 2, de ahí el nombre del experimento: Muon g - 2.

Los investigadores esperan cuadruplicar la precisión de sus mediciones. Y si la experimentación adicional retrasa los resultados iniciales, significaría que el modelo estándar tendrá que actualizarse para tener en cuenta las nuevas partículas. Los físicos dicen que la anomalía les ha dado ideas sobre cómo buscar nuevas partículas. Y como dijo un cosmólogo del Fermilab: "El resultado del g-2 podría establecer la agenda de la física en la próxima generación".

Complete Research se ha publicado en un conjunto de artículos enviados a Physical Review Letters, Physical Review A, Physical Review D y Physical Review Accelerators and Beams.

El artículo original se puede leer en inglés en Medium / Technicity