El hadrón grande Collider ha estado chocando protones durante años. Pero recientemente, una colisión de protones produjo un resultado improbable que es el primer paso hacia la exploración del llamado “zeptoverso”, una escala de realidad muchas, muchas veces más pequeña que un átomo. Esta sería la escala más pequeña del mundo físico jamás explorada y puede desafiar nuestras expectativas sobre cómo funciona la física.
Al chocar protones entre sí a casi la velocidad de la luz, los científicos del CERN encontraron evidencia de una de las desintegraciones de materia más improbables, tan improbable que es un fenómeno que los físicos han estado esperando observar durante más de cuatro décadas. La colisión produjo numerosas partículas, incluidas algunas conocidas como mesones B neutros, y los científicos encontraron señales que indicaban que una de ellas se había desintegrado en un muón y un antimuón.
Los mesones se descomponen todo el tiempo. Estas pequeñas partículas, más pequeñas que los átomos, surgen de colisiones entre otras partículas y existen sólo brevemente antes de transformarse en otras partículas. Los muones, por otro lado, son similares a los electrones que se encuentran en los átomos, pero unas 200 veces más pesados. Los científicos estudian estas partículas y sus desintegraciones para probar las predicciones de la física actual y buscar pistas sobre partículas desconocidas.
El modelo estándar (una especie de biblia de la física de partículas) predice que por cada 10 mil millones de desintegraciones de mesones B neutros, esta transformación ocurrirá una vez. En otras palabras, incluso si los científicos observaran 10 mil millones de estas partículas en descomposición, esperarían encontrar, en promedio, sólo un muón y un antimuón. Este descubrimiento es la primera vez que un experimento obtiene evidencia de este fenómeno, cuyos detalles los investigadores han puesto a disposición en una preimpresión en arXiv.
“Los físicos han estado persiguiendo esta decadencia durante más de 40 años”, dijo Marco Santimaria, quien codirigió el equipo de análisis internacional, en un comunicado de prensa del CERN. “Se requiere una precisión extrema para distinguir los muones del abrumador fondo”.
La extraordinaria rareza de este proceso explica por qué se necesitaron décadas de investigación para llegar a este descubrimiento. Pero las mejoras del Gran Colisionador de Hadrones en 2024 también hicieron posible la observación de este fenómeno. La renovación permitió una recopilación de datos más rápida, y las nuevas técnicas de aprendizaje automático permitieron a los investigadores “suprimir el vasto trasfondo de procesos que de otro modo habrían inundado las señales de estas raras desintegraciones de partículas de belleza”, como lo describió el CERN en su declaración.
Esta decadencia abre una nueva vía para investigar los límites de lo que los científicos han podido observar. Por ahora, los resultados son consistentes con las predicciones físicas actuales, pero mediciones futuras podrían revelar fenómenos exclusivos del zeptoverso, que describe la escala donde se miden las distancias en zeptómetros (equivalente a una billonésima parte de un metro). Para poner esta unidad en perspectiva, un átomo típico tiene unos 100.000 millones de zeptómetros de diámetro. También se trata de la diferencia de tamaño entre usted y una de las células de su piel.
Más allá del zeptoverso se encuentran escalas aún más pequeñas, como la longitud de Planck, que es aproximadamente 60 billones de veces más pequeña que un zeptómetro y la unidad teóricamente más pequeña posible en física. Los científicos aún no saben si realmente existe algo a ese nivel, pero en general se cree que la física tal como la conocemos falla por completo en esa escala. Sin embargo, si los científicos pudieran acceder a este micromundo, podría ayudarnos a comprender la primera fracción infinitesimal de segundo después del Big Bang, cuando todo el universo tenía ese tamaño.
Pero, por ahora, gran parte de lo que podría suceder allí permanece en el ámbito de la especulación.
Esta historia apareció originalmente en WIRED en Español y ha sido traducida del español.