Todo en nuestro Universo se mantiene unido o separado por cuatro fuerzas fundamentales: la gravedad, el electromagnetismo y dos interacciones nucleares. Un equipo de físicos ahora piensan que han visto las acciones de una quinta fuerza física que emerge de un átomo de helio.

Una quinta fuerza de la naturaleza, diferente a todo, ha sorprendido a un grupo de científicos y fue descubierta mientras realizaban un experimento en laboratorio.

Tampoco es la primera vez que los investigadores afirman haberlo visto. Hace unos años, lo vieron en la descomposición de un isótopo de berilio. Ahora, el mismo equipo ha visto un segundo ejemplo de la misteriosa fuerza en juego, y la partícula que creen que lo está llevando, que llaman X17.

Si se confirma el descubrimiento, no solo aprender más sobre X17 nos permitirá comprender mejor las fuerzas que gobiernan nuestro Universo, sino que también podría ayudar a los científicos a resolver el problema de la materia oscura de una vez por todas.

Attila Krasznahorkay y sus colegas del Institute for Nuclear Research en Hungría sospecharon que algo extraño estaba sucediendo en 2016, después de analizar la forma en que un berilio-8 excitado emite luz a medida que se descompone.

Si esa luz es lo suficientemente enérgica, se transforma en un electrón y un positrón, que se alejan entre sí en un ángulo predecible antes de alejarse.

Según la ley de conservación de la energía, a medida que aumenta la energía de la luz que produce las dos partículas, el ángulo entre ellas debería disminuir. Estadísticamente hablando, al menos.

Sorpresivo descubrimiento

Curiosamente, esto no es exactamente lo que vieron Krasznahorkay y su equipo. Entre su cuenta de ángulos hubo un aumento inesperado en el número de electrones y positrones que se separan en un ángulo de 140 grados.

El estudio parecía lo suficientemente robusto, y pronto atrajo la atención de otros investigadores de todo el mundo que sugirieron que una partícula completamente nueva podría ser responsable de la anomalía.

No cualquier partícula vieja; Sus características sugerían que tenía que ser un tipo de bosón fundamental completamente nuevo.

Eso no es un reclamo menor. Actualmente conocemos cuatro fuerzas fundamentales, y sabemos que tres de ellas tienen bosones que llevan sus mensajes de atracción y repulsión.

La fuerza de la gravedad es transportada por una partícula hipotética conocida como «gravitón», pero lamentablemente los científicos aún no la han detectado.

Imagen referencial (gravitones y ondas gravitacionales). Crédito: NASA.

Este nuevo bosón no podría ser una de las partículas que transportan las cuatro fuerzas conocidas, gracias a su masa distintiva de (17 megaelectronvoltios, o aproximadamente 33 veces la de un electrón), y una vida útil diminuta (de aproximadamente 10 a menos 14 segundos … pero bueno, es suficiente para que la descubran).

Quinta fuerza de la naturaleza

Entonces, todas las señales apuntan a que el bosón es el portador de una nueva quinta fuerza. Pero a la física no le gusta celebrar prematuramente. Encontrar una nueva partícula siempre es una gran noticia en física y merece mucho escrutinio. Sin mencionar el experimento repetido.

Afortunadamente, el equipo de Krasznahorkay no ha estado sentado exactamente en sus laureles en los últimos años. Desde entonces, han cambiado el enfoque de mirar la descomposición del berilio-8 a un cambio en el estado de un núcleo de helio excitado.

Similar a su descubrimiento anterior, los investigadores encontraron pares de electrones y positrones que se separan en un ángulo que no coincide con los modelos actualmente aceptados. Esta vez, el número estaba más cerca de 115 grados.

Trabajando hacia atrás, el equipo calculó que el núcleo del helio también podría haber producido un bosón de corta duración con una masa de poco menos de 17 megaelectronvoltios.

Para simplificar, lo llaman X17. Está muy lejos de ser una partícula oficial que podemos agregar a cualquier modelo de materia.

Si bien el experimento de 2016 fue aceptado en la reconocida revista Physical Review Letters, este último estudio aún no se ha revisado por pares.

Fuerza de la naturaleza diferente a las demás

Pero si este extraño bosón no es solo una ilusión causada por una falla experimental, el hecho de que interactúe con neutrones sugiere una fuerza que no se parece en nada a las otras cuatro.

Crédito: geralt / Pixabay

Con la atracción fantasmal de la materia oscura que plantea uno de los mayores misterios de la física actual, una partícula fundamental completamente nueva podría apuntar a una solución que todos ansiamos, proporcionando una forma de conectar la materia que podemos ver con la materia que no podemos.

De hecho, varios experimentos de materia oscura han estado atentos a una partícula extraña de 17 megavoltios. Hasta ahora no han encontrado nada, pero con mucho espacio para explorar, es demasiado pronto para descartar algo.

Reorganizar el Modelo Estándar de fuerzas conocidas y sus partículas para dejar espacio para un nuevo miembro de la familia sería un cambio abrupto, y no un cambio a la ligera.

Aún así, algo como X17 podría ser justo lo que estamos buscando.

Los hallazgos de la investigación pueden ser leídos en su totalidad en el servidor de pre-impresión arXiv.org antes de la revisión por pares.

Fuente: Science Alert