El Laboratorio Nacional Fermi (conocido como Fermilab) dio a conocer sus últimos resultados en la medición del magnetismo del muon. Te explicamos por qué estos resultados son tan importantes para la Física actual y cómo entran en el debate sobre la posible existencia de una quinta fuerza elemental.

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¿Qué es el muon?

Todos ubicamos algunas de las partículas elementales que forman al universo: un alumno de secundaria puede nombrar los protones, los neutros y los electrones encontrados al interior del átomo. Pero estas no son las únicas partículas que investigan los científicos.

Las partículas elementales puede dividirse en dos grandes grupos: los bosones, que son responsables de las interacciones y fuerzas elementales (estas son: la fuerza gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil). Del otro lado están los fermiones, que forman la materia.

En esta última categoría se ubica el muon, una partícula negativa semejante al electrón, pero con una diferencia: tiene una masa 207 veces mayor.

Cuadro de las partículas elementales, divididos en bosones y fermiones. Foto: Wikicommons | Archivo

Esta partícula fue descubierta en 1936 por los científicos Seth Neddermeyer y Carl D. Anderson mientras estudiaban la radiación cósmica. De hecho, esta partícula, que vive solamente 2.2 microsegundos, se halla principalmente como fuente de las interacciones de los rayos cósmicos con la atmósfera terrestre.

¿Qué descubrió del muon el laboratorio Fermilab?

Desde hace unos años, el muon es la última frontera para la física de partículas. Las anomalías en su comportamiento han hecho creer a varios científicos que esta partícula subatómica sería la clave para una nueva física que reemplace al actual Modelo Estándar. Los partidarios de esta idea confían en que el muon podría revelar, incluso, una quinta fuerza elemental.

Por ello, laboratorio Fermilab, ubicado en Chicago Illinois, en Estados Unidos, ha estudiado las propiedades magnéticas del muon. El experimento llamado “Muon g-2” se abocó a medir el momento magnético anómalo de esta partícula; es decir, midieron cómo se comporta el muon en un campo magnético.

El Modelo Estándar predice cómo se deben comportar en todo momento las partículas elementales y, por ende, es la explicación más precisa que han desarrollado los humanos sobre la materia. Si las personas de la antigüedad creían que había cuatro elementos que formaban todas las cosas, desde hace 50 años sabemos que hay fermiones y bosones que forman los átomos y la luz.

Desde su formulación en 1973, los científicos han puesto a prueba una y otra vez el Modelo Estándar. Encontrar una fisura en esta tería permitiría una mejor comprensión del universo. Sin embargo, hasta ahora nadie ha podido echarla abajo.

Laboratorio de Fermilab donde se estudia el muón — Laboratorio de Fermilab donde estudian el muon. Foto: Wiki Commons | Archivo

Aquí es donde entra en juego el muon. El comportamiento anómalo de esta partícula en mediciones anteriores hizo sospechar a los científicos que podía existir una quinta fuerza y, por lo tanto, un nuevo modelo físico para explicar el universo.

Por ello en la comunidad científica había una gran expectación sobre la última medición hecha por Fermilab, cuyos resultados fueron anunciados el jueves 10 de agosto del 2023. La nueva medición fue 20 veces más precisa que la realizada en 2021 y ha confirmado los resultados conocidos, según se indica en el artículo elaborado por los investigadores de Fermilab.

Las primeras lecturas de estos resultados indicarían que no hay, de momento, una nueva física que sustituya al Modelo Estándar. El científico David Castelvecchi ha escrito en Nature que estas nuevas mediciones no necesariamente requerirían crear una nueva física.

Por lo pronto, se espera que en el próximo lustro los físicos teóricos aborden estos datos. No obstante, el Modelo Estándar podría solo necesitar una serie de retoques.

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