Cómo encontramos pistas sobre nuevas partículas o fuerzas naturales, y por qué esto podría cambiar la física

El experimento de muones en Fermilab

Este artículo del profesor Themis Bowcock del Departamento de Física de Fermilabs de la Universidad de Liverpool y del profesor Mark Lancaster de la Universidad de Manchester fue publicado por primera vez por The Conversation.

Themis Bowcock, Universidad de Liverpool y Mark Lancaster, Universidad de Manchester

Hace siete años, un imán gigante fue transportado a 5.150 km por tierra y mar con la esperanza de estudiar una partícula subatómica llamada muón.

Los muones están estrechamente relacionados con los electrones, que orbitan cada átomo y forman los componentes básicos de la materia. Tanto el electrón como el muón tienen propiedades predichas con precisión por nuestra mejor teoría científica actual que describe el mundo cuántico subatómico. Modelo estándar de física de partículas.

Toda una generación de científicos se ha dedicado a medir estas propiedades hasta el más mínimo detalle. En 2001, un experimento sugirió que algunas propiedades del muón no coincidían exactamente con el Modelo Estándar predicho, pero se necesitaban nuevos estudios para confirmarlo. Los físicos trasladaron parte del experimento a un nuevo acelerador en Fermilab y registraron más datos.

A nueva medida ahora ha confirmado el primer resultado. Esto significa que puede haber nuevas partículas o fuerzas que no se tienen en cuenta en el modelo estándar. En este caso, las leyes de la física deben revisarse y nadie sabe a dónde puede conducir esto.

Este último resultado proviene de una colaboración internacional en la que ambos estamos involucrados. Nuestro equipo utilizó aceleradores de partículas para medir una propiedad llamada momento magnético del muón.

Cada muón se comporta como una pequeña barra magnética cuando se expone a un campo magnético, un efecto conocido como momento magnético. Los muones también tienen una propiedad intrínseca llamada “espín” y la relación entre el espín y el momento magnético del muón se conoce como factor g. Se predice que la “g” del electrón y el muón serán dos, por lo que g menos dos (g-2) debe medirse como cero. Lo probamos en Fermilab.

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Para estas pruebas, los científicos utilizaron aceleradores, la misma tecnología que utiliza Cern en el LHC. El acelerador de Fermilab produce muones en cantidades muy grandes y mide con mucha precisión cómo interactúan con un campo magnético.

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