PREDICCIÓN TEÓRICA DE NUEVAS PARTÍCULAS ELEMENTALES

Foto: Internet. Ampliar el Modelo Estándar.

Con un proyecto que busca contribuir teóricamente a encontrar evidencia de nueva física, Pablo Roig Garcés, investigador del Departamento de Física, del Centro de Investigación y Estudios Avanzados (Cinvestav), obtuvo una de las Cátedras Marcos Moshinsky 2020.

El trabajo, que se llevará a cabo durante dos años, es contribuir a extender el Modelo Estándar de la Física de Partículas Elementales, una teoría que describe exitosamente la materia al nivel más fundamental conocido hasta el momento: quarks y leptones.

La investigación estará enfocada en predecir teóricamente el momento magnético anómalo del muon, que probaría de manera indirecta la existencia de partículas pesadas que no han podido producirse en varios experimentos, entre ellos los realizados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), pero de las cuales se puede inferir su presencia porque tienen efectos indirectos en las partículas conocidas.

Si bien, estas repercusiones son sutiles, es posible calcularlas y medirlas con cierto grado de precisión. Para ello, se utiliza la información disponible acerca de las peculiaridades observadas de las partículas que sufren dicha afectación. “Si conocemos las condiciones en las cuales una determinada partícula presenta cambios, por ejemplo, en sus propiedades magnéticas, se pueden inferir las características de las partículas pesadas causantes de este efecto”.

Del muon, una partícula elemental que pertenece a la familia de los leptones, se ha calculado y medido su momento magnético, tanto teórica como experimentalmente, aunque sin el grado de acuerdo esperado. Las partículas en general tienen un acoplo dipolar al magnetismo (como sucede en un imán), y desde la física clásica esto se representa con el valor de 2, lo cual cambia a nivel cuántico.

El momento magnético anómalo del muon se refiere a la diferencia de éste valor (2) y el que resulta de la interacción de la partícula en cuestión con el mundo cuántico. Entonces, la pequeñísima diferencia en la precisión entre lo observable y su medida teórica, podría deberse al efecto de partículas nuevas no descritas en el Modelo Estándar.

La propuesta del investigador consiste en reducir los errores teóricos de este observable y basarse en diversos datos, como la nueva medida, que será publicada próximamente, del momento magnético del muon obtenida en experimentos ultraprecisos a bajas energías en Laboratorio Nacional Fermi, ubicado en Estados Unidos.

Además de esta nueva medida, con el tiempo se publicarán otras cada vez más precisas, lo que mejorará los cálculos teóricos y experimentales; esto nos acercará a la nueva física que está escondida a escalas de energías más altas.

Lo anterior es relevante porque el Modelo Estándar no explica, entre otros aspectos, por qué en el Universo predomina la materia (conformada por partículas) y no la antimateria (constituida por antipartículas). De ahí el interés, de diversos grupos de investigación en todo el mundo, por deducir la existencia y las propiedades de partículas pesadas, que pudieron haber influido en el papel predominante de la materia en el Universo.