El CERN encuentra las primeras señales del zeptoverso, el universo de lo más pequeño de la naturaleza

Un equipo que trabajaba en el experimento LHCb mejorado del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, cerca de Ginebra, estudiaba los quarks belleza, primos exóticos de los quarks arriba y abajo que componen toda la materia atómica del universo.

Tal como se anunció en un seminario celebrado en el CERN, tras casi medio siglo de búsqueda se ha encontrado evidencia de una desintegración de una partícula de belleza con una probabilidad de una entre diez mil millones, convirtiéndose en la primera en lograrlo utilizando datos de un solo experimento.

Cuando se crean estas partículas de belleza, viven apenas una billonésima y media de segundo antes de desintegrarse. La forma en que se desintegran puede revelarnos información sobre la física que ocurre a escalas de distancia muy pequeñas: billonésimas de billonésima de metro.

«Lo que hemos descubierto en estos últimos resultados es una desintegración increíblemente rara de una de estas partículas de belleza, en la que se transforma en dos partículas aún más pequeñas llamadas muones. Este proceso solo ocurre en una de cada diez mil millones de partículas de belleza, por lo que es increíblemente difícil de detectar», explicó el Dr. Harry Cliff, del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, quien dirigió el equipo de análisis.

El LHC es lo suficientemente potente como para estudiar la estructura de la realidad hasta una escala de cien zeptómetros (miles de billones de veces menor que el grosor de un cabello humano) en busca de nuevas partículas que puedan residir en el zeptoverso, conocido como el mundo más pequeño jamás detectado en la naturaleza. El hecho de que el LHC aún no haya detectado nuevas partículas sugiere que podrían estar ocultas a distancias aún más cortas, tan cortas como un zeptómetro: una billonésima de una milmillonésima de metro.

El equipo de investigación, integrado por unos 20 físicos del Reino Unido, Alemania, Italia, España y los Países Bajos, utilizó el experimento LHCb para observar con mayor detalle el sistema solar, superando la capacidad de resolución directa del LHC.

En general, cuanto más rara es una desintegración, más sensible es a la influencia de nuevas partículas. Entre las más raras se encuentra la aniquilación de un quark belleza con un antiquark de carga opuesta, produciendo un muón y un antimuón. En el Modelo Estándar de la física de partículas, este proceso ocurre a través de un conjunto complejo de interacciones, lo que hace que la desintegración sea extraordinariamente improbable: menos de unas pocas veces por cada mil millones de partículas belleza.

Sin embargo, en el universo de los zeptoelementos, nuevas partículas podrían ofrecer una ruta adicional para la desintegración, alterando su frecuencia. Durante décadas, estas desintegraciones se han considerado «canales de oro» en la búsqueda de nueva física. «Los físicos llevan buscando este tipo de desintegración poco común desde 1984, antes de que yo naciera. Ver por primera vez pruebas claras de esta rarísima descomposición fue emocionante. Estamos a las puertas del zeptoverso. Tengo muchas ganas de ver qué descubrimos a medida que profundizamos en la exploración», dijo Cliff.

Los nuevos resultados concuerdan con las predicciones del Modelo Estándar, lo que proporciona a los físicos información sobre qué partículas podrían encontrarse cuando el sucesor del LHC entre en funcionamiento en la segunda mitad de este siglo. Otra importante actualización, prevista para mediados de la década de 2030, podría aumentar la tasa de recopilación de datos en otro orden de magnitud, convirtiendo estos descubrimientos en sondas de precisión para buscar partículas aún no descubiertas, lo que brindaría a los físicos nuevas oportunidades para encontrar fisuras en el Modelo Estándar y revelar lo que podría haber más allá.