Hallan evidencia de una nueva quinta fuerza de la naturaleza, que revolucionaría la comprensión del universo

Una pequeña fuerza hasta ahora desapercibida podría, potencialmente, alterar nuestra comprensión básica del universo; si es que realmente existe.

Los físicos teóricos de la Universidad de California Irvine creen haber descubierto evidencia de una quinta fuerza fundamental de la naturaleza, portada por una partícula que hasta ahora había pasado totalmente inadvertida.

En caso de ser compatible con el trabajo independiente de otros equipos, el bosón descrito en un artículo de Physical Review Letters (y ampliado en un estudio publicado en arXiv) podría llevar a los científicos a reescribir el modelo estándar de la física de partículas. “Si esto es cierto, sería realmente una gran guía respecto de lo que traerá el futuro en cuanto a las teorías más modernas de la física de partículas”, señaló el coautor del estudio, Timothy Tait, un físico teórico de partículas de UC Irvine.

Hay cuatro fuerzas conocidas que gobiernan las interacciones de la materia: la gravitación, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuertes y débiles. La fuerza de gravitación esculpe el universo en la enorme escala de los cúmulos de galaxias; las fuerzas nucleares fuertes y débiles prevalecen en las pequeñas interacciones entre las partículas subatómicas. Juntas, esas cuatro fuerzas gobiernan las interacciones entre toda la materia del universo.

Pero los investigadores de UC Irvine afirman haber encontrado evidencia de una quinta fuerza, transportada por una partícula a la cual han llamado ‘bosón X’. Esta fuerza es análoga al electromagnetismo, excepto que éste actúa sobre electrones y protones (e ignora los neutrones), mientras que esta quina fuerza trabaja entre electrones y neutrones (e ignora los protones).

Los científicos se acercaron a la idea a partir de un artículo publicado por investigadores húngaros que buscaban un ‘fotón oscuro’ (una fuerza llevada por materia oscura) y hallaron una señal extraña en sus datos. ¿Podría ser una nueva partícula? Después de analizar el trabajo húngaro y otros varios experimentos, los especialistas de UC Irvine descartaron la explicación del ‘fotón oscuro’ pero llegaron a la conclusión de que la señal podría haber sido causada por un bosón hasta ahora nunca descrito.

Los científicos reseñaron la partícula en su primer artículo, que aparece ahora en Physycal Review Letters. En el siguiente complementaron la idea, mostrando como (con un pequeño séquito de partículas nuevas adicionales) podía añadirse al modelo estándar.

“Si es real, necesitará ser estudiado en absoluto detalle”, sostuvo David McKeen, un físico teórico de la Universidad de Washington, quien no participó del estudio.

El modelo estándar, a menudo representado como un modesto gráfico de 17 cuadrados, describe las partículas subatómicas fundamentales que son los componentes básicos de toda la materia. En él se describen partículas rutinarias, como electrones y protones, y más exóticas, como los neutrinos muón, gluones y quarks, todo en términos de tres características de identificación: masa, carga y espín.

Si los científicos elaboraran un mapa metafórico del universo conocido, el modelo estándar sería la leyenda codificada por colores; la clave que les permite dar sentido al mundo físico, desde la más pequeña hasta la mayor de las escalas.

Pero los científicos están haciendo todo lo posible para romper esa idea. Eso se debe a que, así de claro como luce, el modelo estándar no describe todo en el universo; de hecho, apenas puede describir una pequeña fracción. Por ejemplo, no puede explicar la existencia de la materia oscura, que no interactúa para nada con la materia normal pero puede esculpir la red cósmica de los cúmulos de galaxias con su gran influencia gravitatoria. Tampoco explica por qué la energía oscura está causando la expansión del universo a un ritmo cada vez más acelerado.

La materia oscura representa casi el 27% de la densidad masa-energía del universo; la energía oscura constituye más del 68%. La materia normal -que puede ser descrita con bastante precisión por el modelo estándar- es menos del 5% de ese total.

Tait afirma que su descubrimiento podría ser una puerta a una eventual creación de un modelo que describa con más precisión el universo. También podría ayudar a desmitificar fenómenos misteriosos, como la materia oscura. Por ejemplo, mientras que esta materia oscura responde a la gravedad en grandes escalas (tal como la materia normal), los científicos no saben en qué medida podría interactuar con ella misma en escalas más pequeñas. Este nuevo bosón transportador de fuerza podría tener la respuesta. “Esta podría ser la fuerza oscura”, señaló Tait.

Pero McKeen es más cauto, y añade que aún queda mucho trabajo por hacer por parte de otros grupos en busca de esta partícula antes de sacar importantes conclusiones respecto de si esta fuerza existe, y qué rol tiene en la explicación de estos fenómenos misteriosos, como la materia oscura. “No es obvio que sea de ayuda con cualquiera de estos otros problemas pendientes”, afirmó. “Podría haber una conexión, pero para mí no es obvia. Creo que el tema necesita ser estudiado; luego la gente comprenderá si hay relación o no”.