Investigadores del Reino Unido encuentran evidencias de la descomposición inédita de una partícula subatómica en un experimento. Estos resultados podrían abrir la puerta al zeptoverso, lo que permitiría resolver misterios como la materia oscura.
Expertos que trabajan en el experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones del CERN, cerca de Ginebra, han analizado los quarks beauty (o de fondo, en español), unos primos exóticos de los quarks up y down que componen toda la materia atómica del universo.
Cuando se crean estas partículas duran una billonésima y media de segundo antes de desintegrarse. Y la forma de su destrucción revela aspectos de la física que tienen lugar a distancias muy cortas: billonésimas de milmillonésimas de metro.
Cuando se crean estas partículas duran una billonésima y media de segundo antes de desintegrarse
“En estos últimos resultados hemos descubierto que este tipo de partículas se desintegran de una forma extraña en la que se transforman en dos componentes aún más pequeños llamados muones”, explicó el experto del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, Harry Cliff. “Este proceso solo se produce en una de cada diez mil millones de partículas de fondo, por lo que es increíblemente difícil de detectar”.
Es la primera vez que se obtienen pruebas de este tipo de desintegración tan poco frecuente, conocida como ‘de Bd a mu mu’, en un único experimento.
El Laboratorio Cavendish de Cambridge (en Reino Unido) es donde se descubrió la primera partícula subatómica, el electrón, en 1897, y donde se descubrió el neutrón en 1932. Ahora, los físicos de esa misma institución están sondeando distancias 10 mil millones de veces más pequeñas que un átomo. Los resultados, que todavía no han sido revisados por pares, se han presentado esta semana en el CERN.
En concreto, este laboratorio es lo suficientemente poderoso como para estudiar la estructura de la realidad hasta cien zeptómetros, miles de millones de veces más pequeños que el ancho de un cabello humano, en busca de nuevas partículas que puedan residir en el zeptoverso. El hecho de que LHC aún no haya visto nuevas partículas sugiere que pueden estar escondiéndose a distancias aún más cortas, tan cortas como un zeptómetro: una billonésima parte de milmillonésima de metro.
El CERN descubre una nueva partícula similar al protón
Búsqueda en las profundidades
El equipo de investigación, que incluyó alrededor de 20 físicos del Reino Unido, Alemania, Italia, España y los Países Bajos, utilizó el experimento LHCb para hacer zoom más allá de lo posible. Este experimento se realizó para estudiar los quarks de fondo.
Al hacer mediciones de las diferentes formas en las que los quarks de fondo se desintegran, los físicos detectaron la mecánica cuántica de nuevas partículas que son demasiado pequeñas para verlas en el laboratorio.
Los físicos detectaron la mecánica cuántica de nuevas partículas que son demasiado pequeñas para verlas en el laboratorio
En general, cuanto más rara es la descomposición, más sensible es a la influencia de nuevas partículas. En el modelo estándar, este proceso ocurre a través de un conjunto complicado de interacciones, lo que hace que la descomposición sea muy improbable.
Sin embargo, en el zeptoverso, las nuevas partículas podrían proporcionar una ruta adicional para que la descomposición siga alterando la frecuencia con la que ocurre. Durante décadas, estas ‘desintegraciones’ se han visto como una vía en la búsqueda de una nueva física. “Los expertos han estado analizado este raro tipo de descomposición desde 1984, antes de que yo naciera”, dijo Cliff.
Nuevos hallazgos
En 2024, una importante mejora del experimento hizo posible que una de las desintegraciones más raras –deBd a mu mu– se pudiera hallar. Mediante el uso de técnicas de aprendizaje automático, los investigadores suprimieron enormes cantidades de ruido de fondo que de otro modo solaparían estas señales tan extrañas, lo que les permitió obtener la primera evidencia de la descomposición de Bd a mu mu.
Los investigadores suprimieron enormes cantidades de ruido de fondo que, de otro modo, solaparían estas señales tan extrañas
Al combinar los datos de 2024 y 2025 con información previa, la fuerza de la señal aumentó a 3,2 sigma. “Ver pruebas de esta desintegración tan rara fue emocionante», dijo Cliff. «Estamos llamando a la puerta del zeptoverso. Estoy deseando ver lo que encontramos a medida que vamos más allá«, enfatiza.
El profesor Tim Gershon de la Universidad de Warwick, que lidera el experimento, dijo: “Este fantástico resultado muestra las extraordinarias capacidades de LHCb para sondear la naturaleza a un nivel fundamental«. Este proyecto, impulsado y dirigido por físicos del Reino Unido, está produciendo una ciencia hermosa. Mi enfoque ahora está en entregar la actualización de LHCb planificada para la década de 2030, que será esencial si queremos continuar en este viaje de descubrimiento”.