El anómalo comportamiento de una partícula observado dentro del LHC, el gran colisionador del CERN, es la primera evidencia experimental de algo que los físicos sospechaban desde hace tiempo: la naturaleza no se ajusta del todo a la teoría física fundamental más asentada, el llamado Modelo Estándar (ME). El avistamiento de esta nueva física se debe a un equipo de investigadores de Barcelona y París. El hallazgo es un fino hilo del que tirar para desentrañar la maraña de observaciones que el ME no logra explicar, desde la naturaleza de la materia oscura hasta la abundancia de materia con respecto a la antimateria.
El hallazgo se basa en observaciones hechas en el LHC, el acelerador de partículas europeo de 27 kilómetros de diámetro emplazado en el subsuelo en Ginebra. Joaquim Matías y Javier Virto, de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), y Sébastien Descotes-Genon, de la Universidad de París-Sur, publicaron el resultado en julio en internet, después de tres días de cálculos a destajo. El hallazgo aún no tiene el rango de descubrimiento porque su precisión estadística solo es suficiente para alcanzar el estatus de evidencia, pero los científicos creen que tendrán la confirmación o el desmentido definitivo en marzo del 2014.
FALLOS EN LA TEORÍA / El ME es la teoría confirmada experimentalmente más avanzada que explica el funcionamiento de las partículas y las fuerzas fundamentales de la naturaleza. El reciente descubrimiento del bosón de Higgs (la partícula cuya existencia proporciona la masa a todos los otros objetos) la ha reforzado, ya que ha aparecido justo donde y como el modelo lo había previsto. Sin embargo, los físicos saben que no es la teoría definitiva. «La rotación de las galaxias sugiere que existe más materia de la que vemos: ninguna partícula del ME tiene las características que debería tener esa materia oscura», dice Matías. Entre otros aspectos, el modelo tampoco explica por qué la materia abunda mientras que la antimateria escasea.
Hasta ahora ningún experimento se había alejado de las previsiones del ME de manera fiable. Sin embargo, el equipo de Matías ha trabajado en los últimos ocho años para identificar un conjunto de magnitudes por medir que permiten detectar las desviaciones con un nivel de incertidumbre muy reducido. En concreto, los investigadores se han fijado en la desintegración de una partícula, el mesón B. Cuando uno se desintegra dentro del LHC, salen disparadas cuatro partículas, que se alejan con unos ángulos relativos establecidos por las reglas del ME. Sin embargo, tras analizar medidas tomadas en el 2011, los investigadores han demostrado que el fenómeno real difiere de las predicciones.
El 'eureka' ocurrió en una conferencia europea de física de las partículas celebrada en julio en Estocolmo. En ese congreso, los investigadores ataron cabos entre sus trabajos teóricos anteriores y unas nuevas medidas de la desintegración del mesón B presentadas por el físico italiano Nicola Serra. «Después de su charla nos pusimos a trabajar sin descanso -yo en Estocolmo, Javier en Barcelona y Sébastien en París- para incorporar los nuevos datos a nuestro análisis, e hicimos publico el resultado antes del fin de la conferencia: fue emocionante», explica Matías.
NUEVA PARTÍCULA / «Para explicar los cambios en la desintegración, debemos suponer que hay otras partículas -cuya existencia es ignorada por el ME- que modifican el proceso», explica el investigador, que ha descrito en su artículo cómo debería ser una de estas partículas. El mismo LHC podría atraparla (si no es demasiado pesada y deja rastros suficientes de su interacciones con otras partículas). ¿Es esta partícula la clave para explicar los misterios de la materia oscura y la antimateria? «Estamos muy lejos de eso», responde Matías. El nuevo descubrimiento solo es el primer paso. Sin embargo, el hallazgo podría servir para identificar qué hipótesis son viables entre las numerosas alternativas propuestas para sustituir al ME.
«La palabra clave es 'prudencia': aún no podemos hablar de descubrimiento, sino de una primera evidencia que podría desvanecerse», apunta el investigador. Para llevar la evidencia al estatus de descubrimiento, los investigadores del instrumento LHCb (la parte del gran colisionador en la que se ha detectado la anómala desintegración) ya están procesando nuevos datos.