El 7 de abril, un estudio firmado por más de 200 científicos del proyecto Muon g-2, utilizando datos del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), anunció un descubrimiento increíble: el muón (una partícula subatómica inestable, similar a un electrón, ) pero 207 veces más pesado) sería más magnético de lo esperado inicialmente por el modelo estándar. Esta diferencia podría indicar el descubrimiento de nuevas partículas. Pero el mismo día, 14 teóricos del colectivo científico Budapest-Marsella-Wuppertal (BMW) publicaron un artículo que sugiere que el cálculo es incorrecto. El valor estaría mucho más cerca del resultado experimental, lo que virtualmente elimina la brecha encontrada por el equipo de experimentación de Muon g-2.
entender el muon
El primo más pesado e inestable del electrón actúa como un pequeño imán, lo que hace que su magnetismo sea un medio para detectar evidencia de nuevas partículas. Por esta razón, la mecánica cuántica y la relatividad requieren que el muón tenga algo de magnetismo básico. Gracias a la incertidumbre cuántica, las partículas y antipartículas también existen y dejan de existir constantemente alrededor del muón. Estas partículas «virtuales», aunque no son directamente observables, pueden afectar las propiedades del muón, en particular su magnetismo.
cálculo del magnetismo
Se espera que el muón, según el modelo estándar, aumente su magnetismo en aproximadamente un 0,1%. Sin embargo, el cálculo del experimento Muon g-2 llegó al resultado de que el muón sería aproximadamente 2,5 partes por mil millones más magnético de lo esperado. Para llegar a este resultado, los teóricos tuvieron que tener en cuenta las miles de formas en que las partículas del Modelo Estándar pueden flotar alrededor del muón y afectar su comportamiento.
Un grupo de procesos, conocido como polarización al vacío hadrónica, es particularmente difícil y limita la precisión de todo el cálculo: el muón que contiene emite y reabsorbe partículas llamadas hadrones, que están formadas por otras partículas llamadas quarks. La teoría de los quarks y la fuerte fuerza nuclear que los une, la cromodinámica cuántica (QCD), es tan complicada que los teóricos no pueden calcular sus efectos mediante la serie habitual de aproximaciones. En cambio, debe confiar en los datos de los aceleradores de partículas que crean hadrones al colisionar electrones y positrones.
Los teóricos también podrían intentar realizar cálculos QCD de fuerza bruta en supercomputadoras, si modelan el continuo espacio-tiempo como una red de puntos discretos ocupados por quarks y partículas llamadas gluones, que transmiten fuerza. Y, de hecho, hace doce años, los teóricos demostraron que esta técnica de «red QCD» podía calcular las masas del protón y del neutrón, los hadrones. Varios grupos de científicos también han aplicado la cuadrícula al magnetismo de muones, aunque con considerable incertidumbre.
Hoy, después de millones de horas de investigación de procesadores en el Centro de Investigación de Jülich en Alemania, otro grupo de científicos ha producido un cálculo de celosía de la polarización de vacío hadrónica y un valor para el magnetismo de muones que compite con el valor del modelo estándar en precisión. consenso: el nuevo resultado es solo una parte por mil millones por debajo del valor experimental, como informó recientemente el equipo a la revista Nature, que no es una gran brecha.
Muchas discusiones por venir
Zoltan Fodor, teórico de la Universidad de Pensilvania y líder del colectivo BMW, que cuestiona el cálculo del equipo del experimento Muon g-2 utilizando datos de Fermi, plantea preguntas sobre el valor del consenso. Selon lui, les deux séries de données sont inquiétantes en désaccord, et le résultat de son équipe est exempt de telles incertitudes : « C’est le seul calcul sur le marché, donc certaines personnes se sentent mal à l’aise », dit- Él.
Sin embargo, algunos teóricos dicen que es demasiado pronto para dar tanto peso a un solo cálculo de red. Los cálculos de alta precisión deberían aparecer dentro de un año. Hasta entonces, es posible que tengamos que estar contentos.