Nuestro universo está gobernado por cuatro fuerzas fundamentales. Al menos eso es lo que los físicos han pensado durante mucho tiempo.
Ahora, sin embargo, una nueva investigación sugiere que hay una quinta fuerza, un descubrimiento que podría alterar gran parte de la física moderna.
El 23 de octubre, investigadores del Instituto de Investigación Nuclear en Hungría publicaron un nuevo estudio en la base de datos arXiv que ofrece más evidencia de una partícula completamente nueva sugerida por primera vez hace tres años. Apodada X17, esta partícula podría ayudar a los científicos a resolver uno de los mayores misterios de la astronomía: qué es la materia oscura.
La existencia de la partícula también requeriría una reescritura del Modelo Estándar de física de partículas, la teoría que describe las fuerzas fundamentales y clasifica las partículas subatómicas.
Pero eso es solo si se puede verificar la existencia de la partícula. El nuevo documento aún no ha sido revisado por pares. Y la mayoría de los físicos son escépticos, en parte porque ningún científico externo ha podido validar de forma independiente los hallazgos anteriores del mismo equipo de investigación Richard Milner, físico del Instituto de Tecnología de Massachusetts que no participó en la investigación, dijo a Live Science.
En 2016, el mismo grupo de investigadores informó la primera evidencia de la partícula, en experimentos realizados con átomos de berilio radiactivo. Los físicos midieron la luz y las partículas liberadas por el berilio cuando se descompuso. Se dieron cuenta de que los pares de electrones emitidos y sus compañeros de antimateria, los positrones, tendían a acelerarse en cierto ángulo, un comportamiento que no parecía explicable con la física existente.
Al calcular los números, los físicos concluyeron que debe haber alguna partícula intermedia desconocida en la que el berilio se descompuso antes de que esa partícula emitiera el par de electrones y positrones. Se calculó que esta "partícula X" desconocida tenía una masa de casi 17 megaelectronvoltios, de ahí su nombre, X17. (En comparación, eso hace que X17 sea aproximadamente 34 veces más grande que un electrón).
El nuevo estudio agregó más observaciones de la partícula propuesta, vista en la desintegración de los átomos de helio. Una configuración experimental similar mostró nuevamente evidencia de una partícula intermedia con efectivamente la misma masa. Los resultados muestran que esta partícula X17 propuesta no es un fermión, el tipo de partícula que forma la materia ordinaria, sino un bosón, una partícula que transporta energía y, a veces, fuerzas. Esto significa que X17 podría transmitir una quinta fuerza previamente desconocida, que según los físicos podría ayudar a explicar la materia oscura. Esa sustancia misteriosa constituye el 85% de la materia en el universo; Es detectable a través de la gravedad pero no interactúa con la luz.
Pero la mayoría de los físicos están esperando mediciones independientes antes de aceptar los hallazgos.
"Soy escéptico. Creo que, como experimentalista, esa es mi posición natural cuando veo algo así, pero creo que debe investigarse", dijo Milner a Live Science.
Parte del escepticismo surge porque la Organización Europea para la Investigación Nuclear, o CERN, trató de buscar la partícula X17 y no pudo encontrar ninguna evidencia de ello. A la luz de la nueva evidencia, es probable que muchos más grupos continúen buscando la partícula, dijo Milner a Live Science.
Si se confirma, el descubrimiento también podría abrir una forma completamente nueva de hacer física de partículas, dijo Milner a Live Science. Durante el último medio siglo, los físicos han progresado enormemente en la definición del Modelo Estándar al enfocarse en el reino de alta energía, que requiere grandes colaboraciones internacionales y aceleradores costosos para aplastar partículas a velocidades alucinantes. El nuevo trabajo, realizado a energías y costos mucho más bajos, sería una dirección completamente nueva para que los físicos busquen nuevas partículas.
"El modelo estándar de física está muy bien definido", dijo Milner a Live Science. "Entonces, si uno encuentra una nueva interacción más allá de eso, eso es tremendamente importante".
