Un equipo de físicos de la Universidad de California en Irvine ha anunciado, en un artículo publicado hace unos días en Physical Review Letters, que el posible hallazgo de una nueva partícula, desconocida hasta ahora, podría ser la prueba que se necesitaba para demostrar la existencia de una quinta fuerza fundamental de la naturaleza.
«Si fuera cierto -afirma Jonathan Feng, autor principal del artículo- sería algo revolucionario. Durante décadas, hemos trabajado con cuatro fuerzas fundamentales: gravedad, electromagnetismo y las dos fuerzas nucleares, fuerte y débil. Pero si se confirma con más experimentos, el descubrimiento de una quinta fuerza cambiaría por completo nuestra comprensión del Universo, y abriría las puertas a entender cómo las varias fuerzas se unen en una sola y lo que es la materia oscura».
Hasta ahora, y a través del Modelo Estandar, la Ciencia ha explicado con extraordinaria precisión tres de las cuatro fuerzas conocidas (electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil), y para cada una de ellas ha descubierto un «cuanto», una partícula (un bosón) que transporta la unidad mínima de cada fuerza. Pero la cuarta, la gravedad se sigue resistiendo a ser «cuantificada» y es una de las pesadillas más recurrentes de los físicos de la actualidad. La existencia de una quinta fuerza podría, pues, ser la clave que nos faltaba para comprender de qué está hecho realmente el Universo.
Los investigadores partieron de un estudio llevado a cabo a mediados de 2015 por un grupo de físicos experimentales de la Academia Húngara de las Ciencias, que buscaban «fotones oscuros», uno de los posibles candidatos a ser el componente fundamental de la materia oscura, de la que se sabe que es cinco veces más abundante que la materia ordinaria que forma estrellas, planetas y galaxias. Los científicos húngaros descubrieron entonces una desintegración radioactiva anómala, que no podía explicarse con las reacciones conocidas y que apuntaba a la existencia de una nueva partícula extremadamente ligera, apenas treinta veces más masiva que el electrón.
«Los físicos experimentales húngaros no lograron confirmar que se trataba de una nueva fuerza -afirma Feng-. Ellos simplemente observaron un exceso de eventos de desintegración que apuntaba a la existencia de una nueva partícula subatómica, aunque no estaba claro si se trataba de una partícula de materia o de la unidad mínima de una fuerza».
El grupo de la Universidad de California estudió los datos de los investigadores húngaros, y también los de otros experimentos previos, y mostraron que no concordaban en absoluto con los supuestos fotones oscuros. En vez de eso, propusieron una nueva teoría, en la que se sintetizaban todos los datos disponibles y determinaban que el descubrimiento podría estar apuntando a la existencia de una quinta fuerza fundamental de la Naturaleza. Sus análisis iniciales se publicaron el pasado mes de abril en asXiv, como preparación del estudio que se acaba de hacer público y en el que amplían y se reafirman en sus conclusiones.
De hecho, el trabajo de los físicos demuestra que la nueva partícula, lejos de ser un protón oscuro, podría ser un «Bosón X protofóbico», esto es, una partícula portadora de una fuerza y que, además, no interactúa con protones. Mientras que la fuerza electromagnética que conocemos actúa por igual en electrones y protones, el nuevo bosón sólo se relaciona con electrones y neutrones, y además lo hace a una distancia extremadamente corta, lo cual podría explicar la razón por la que no se había descubierto hasta ahora. Timothy Tait, otro de los firmantes del estudio, afirma que «ningún otro bosón conocido comparte esta característica. A veces, nos referimos a él como Bosón X, donde la X significa desconocido».
Sin embargo, el propio Feng subraya que ahora lo más importante es llevar a cabo nuevos experimentos. «La partícula no es muy pesada, y muchos laboratorios disponen de la energía necesaria para buscarla desde las décadas de los 50 y 60. Si no la habían encontrado hasta ahora es por el hecho de que sus interacciones son muy débiles. Pero ahora que ya saben dónde hay que buscar exactamente, existen muchos grupos experimentales en pequeños laboratorios de todo el mundo que podrían partir de nuestros datos».
Por supuesto, y como sucede con cualquier gran avance científico, la confirmación de la existencia de una quinta fuerza en la Naturaleza abriría nuevos campos de estudio que podrían avanzar en direcciones hasta ahora desconocidas.
Una de ellas, la que más intriga a Feng, es la posibilidad de que «esta quinta fuerza potencial podría ayudar a demostrar que todas las fuerzas conocidas no son más que manifestaciones de una fuerza más grande, una única fuerza fundamental».
Citando a otros físicos, Feng especula que el Modelo Estandar, la teoría que explica todos y cada uno de los componentes de la materia ordinaria, podría tener un «sector oscuro» independiente, con sus propias formas de materia y fuerzas. «Es posible -explica el físico- que estos dos sectores hablen entre ellos, y que interactúen entre sí a través de otras fuerzas, ocultas hasta ahora pero igual de fundamentales que las que conocemos. La fuerza que reina en este sector oscuro podría estar manifestándose en forma de la fuerza «protofóbica» que estamos viendo como resultado del experimento húngaro. Y ser la pieza que nos faltaba para entender la materia oscura».
Fuente.I21