Muones: o modelo estándar da física, en cuestión?

2021/04/30 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

O problema xorde cos muones. Segundo o experimento realizado no laboratorio de física de alta enerxía Fermilab, os muones non teñen o comportamento magnético que deberían ter segundo o modelo estándar, o que pode indicar que o modelo estándar non é tan preciso como se pensaba. Xurdiu a dúbida de si hai outra partícula que aínda non se detectou, ou una forza básica que non coñecemos.

Na actualidade coñecemos catro forzas básicas no universo: a gravidade, o electromagnetismo, a forza nuclear violenta (que mantén todas as partículas do núcleo dos átomos xuntas) e a forza nuclear débil (relacionada coa desintegración radioactiva). Só este catro. Si fose un quinto, sería una auténtica revolución no mundo da física. Habería que cambiar o modelo estándar e revisar gran parte da física.

Fermilab, o último experimento

Os experimentos con muones non son novos. A finais dos anos 50, o laboratorio CERN realizou por primeira vez o experimento Muoi g-2 paira medir o momento magnético dipolar dos muones. Os muones viron entón que tiñan un momento magnético anómalo, pero sempre houbo una dúbida de si non se mediu con pouca precisión. Por tanto, repetiuse en 1966 no laboratorio nacional de Brookhaven, con 25 veces máis de precisión. E volvérono a repetir en 1969, 1984, etc.… cun grao de precisión crecente. Por agora foi a última vez. En 2017 púxose en marcha o experimento e até o ano 2020 recolléronse os datos. A interpretación destes datos coñecémola no ano 2021. Confirmouse novamente o momento magnético anómalo.

Muones, partículas hiperaceleradas

Os muones son partículas elementais, é dicir, non están formadas por outras partículas máis pequenas. Protones e neutróns si, pero electróns e muones non. Os muones e os electróns teñen todas as características iguais, salvo dúas: a masa (que son duascentas veces máis pesadas que os electróns) e a estabilidade (as partículas que se descompoñen inmediatamente a medida que se forman, son moi inestables; apenas dous microsegundos permanecen enteiros, se desintegran e transforman rapidamente). Cando os raios cósmicos procedentes do espazo chocan coa atmosfera superior fórmanse partículas que caen cara ao chan, entre elas muones. Desfanse en dous microsegundos, pero debido á gran cantidade de enerxía que teñen na súa orixe, debido á relatividad, paira estes muones hiperacelerados o paso do tempo é máis lento e diríxense desde a parte superior da atmosfera até a superficie terrestre antes da súa desintegración.

A pesar da incerteza, de momento, o resultado do experimento de Fermilab puxo en cuestión os fundamentos da física. Desde que se descubriu o bosón Higgs, non houbo tal emoción entre os físicos. Falta identificar algunha forza básica descoñecida?