El modelo estándar que usan los físicos para explicar las leyes del Universo se sustenta en los “bosones”. Partículas elementales que, al juntarse, forman masa. Quizás la más conocida de estas partículas sea el bosón de Higgs, ya que dentro de él se originan muchos procesos de la física cuántica. Pero lo cierto es que existen otros dos tipos de partículas que rigen al resto de fuerzas: el bosón Z y el bosón W.
Desde 1983, se ha dicho que el bosón W es la partícula más pequeña de todas, con un átomo de tamaño. Pero la última medición del 7 de abril de 2022 asegura que esta pieza molecular es un poco más grande. Así que es posible que durante todo este tiempo las explicaciones que han aportado los físicos sobre el Universo estuvieran erradas.
¿Qué representa el bosón W en la física de las partículas?
El bosón W es la partícula mensajera de la fuerza nuclear débil. Lo que significa que está vinculada con distintos procesos nucleares en el Universo, como dar brillo a las estrellas o descomponer las partículas.
Tal es la importancia de estos procesos que el bosón W se ha vuelto un elemento de medición común en los laboratorios. La mayoría de los detectores son sensibles a estas partículas, por lo que acaban midiendo sus propiedades y su interacción con otras durante los experimentos físicos.
Fue así que los investigadores del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear se dieron cuenta de la discrepancia de -70 millones de voltios de electrones (MEV) que había entre el valor que figura en la tabla de partículas para el bosón W y el que midieron en su laboratorio.
“La masa del bosón W dio 80,433 MEV, – 70 MEV más alta de lo que el modelo estándar predice. Esto puede parecer un exceso pequeño, pero representa una desviación de casi ocho veces el margen de error. Cuando mis colegas y yo vi el resultado, nuestra reacción fue un rotundo ¡WOW!”.
Giorgio Chiarelli, físico del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear
¿Qué tan cierta es esta medición de bosones?
Los bosones W se crean por la colisión de protones y antiprotones llamados “quarks”. Pero tienen un período descomposición bastante rápido, por lo que es imposibles medirlos directamente. Los físicos utilizan la energía producida por esta colisión para medir la masa de los bosones y expresarla en MEV.
Hace 40 años esto era un gran problema, ya que los colisionadores de la época no estaban preparados para medir partículas elementales. Sin embargo, hoy en día existen aceleradores únicamente construidos para medir bosones W.
Curiosamente, el utilizado por estos investigadores es el “CDF”, el modelo más novedoso de colisionador. Lo que significa que sus mediciones son las más precisas que existen de momento. Además, estos hallazgos no provienen de un experimento ocasional, sino de un estudio de 10 años en el que los físicos colisionaron cerca de dos billones de partículas para ver si se mantenía la desviación en el tamaño del bosón W.
El equipo aún está esperando los últimos resultados, pero es un hecho que más de la mitad de sus mediciones arrojan un margen de error de -70 MEV.
La física de partículas y el modelo estándar no volverán a ser los mismos
Para los físicos el hecho de que la partícula bosón W ahora no coincida dentro del modelo estándar es una verdadera catástrofe. Principalmente porque entonces todas sus predicciones sobre el Universo deben ajustarse en dos parámetros:
- Matématicamente, para asegurarse que el exceso de masa no afecta la intensidad de la fuerza débil que domina esta partícula.
- Experimentalmente. Básicamente, deberían repetir los experimentos en los que se involucra esta partícula para ver si arroja los mismos resultados.
Aunque esto es tema de debate, pues algunos científicos ven posible que este cambio en el tamaño de la partícula bosón W esté vinculado a una fuerza inexplicable que se dio en el colisionador CDF. Por tanto, no creen que sea necesario cambiar sus mediciones anteriores.
En todo caso, toda esa discusión terminará cuando salgan a la luz los últimos resultados del equipo. Solo así sabremos si la física de partículas cambiará o no en el 2023, y con ella, nuestra visión de varios fenómenos intergalácticos.
Referencias:
The W boson is bigger than we thought – a physicist explains https://thenextweb.com/news/w-boson-is-bigger-than-we-thought-a-physicist-explains