¿Podría estar incompleto el Modelo Estándar de la Física? Las partículas raras dan pistas
El CERN ha anunciado nuevos resultados sobre la desintegración poco común de partículas subatómicas. El proceso implica la transformación de un tipo de quark llamado "quark de belleza" en otro tipo llamado "quark extraño", acompañada de la producción de dos muones con cargas opuestas.
El CERN alberga el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más grande del mundo. En él, los protones se aceleran a velocidades cercanas a la de la luz y colisionan a altas energías. Los experimentos analizan los productos de estas colisiones para comprobar las predicciones teóricas.
El Modelo Estándar es la teoría que describe las partículas elementales conocidas y tres de las cuatro interacciones fundamentales. Se considera uno de los marcos teóricos más exitosos en física, ya que sus predicciones han sido confirmadas repetidamente por experimentos.
Sin embargo, en nuevos resultados presentados en la conferencia internacional ICHEP 2026, las colaboraciones CMS y LHCb investigaron una desintegración poco frecuente. Este proceso, mediado por la interacción débil, ocurre con baja probabilidad y puede verse afectado por contribuciones de partículas aún desconocidas.
¿Qué son los quarks?
Los quarks son partículas elementales que componen los protones y neutrones, elementos de los núcleos atómicos. Interactúan mediante la fuerza nuclear fuerte, descrita por una rama de la física llamada cromodinámica cuántica, y poseen una propiedad denominada carga de color.
Existen seis tipos de quarks, denominados sabores: arriba, abajo, encanto, extraño, cima y fondo, también conocido como belleza. Se diferencian principalmente en la masa y algunas propiedades cuánticas, aunque comparten características fundamentales como la carga eléctrica y el espín.
Transición de sabores
Un quark de un tipo puede transformarse en un quark de otro tipo mediante transiciones de sabor. Estas transformaciones también pueden verse influenciadas por otras partículas. Si los resultados experimentales difieren de las predicciones de las partículas conocidas, esto podría indicar la influencia de partículas aún por descubrir.
Algunas de estas transiciones son extremadamente raras y, por lo tanto, sirven como pruebas del Modelo Estándar. Un ejemplo es el proceso en el que un quark belleza se transforma en un quark extraño, acompañado de la producción de un muón y un antimuón, que ocurre una vez cada diez millones de desintegraciones.
Rareza del efecto
Este fue uno de los procesos investigados por las colaboraciones CMS y LHCb, y requirió el análisis de un gran número de colisiones para su observación precisa. Los investigadores estudiaron seis tipos de desintegración con quarks belleza, midiendo la frecuencia con la que ocurre cada proceso.
Los investigadores midieron una propiedad denominada P5', relacionada con los ángulos de las partículas producidas en la desintegración. Estas mediciones permiten comprobar diferentes aspectos de las predicciones teóricas y también pueden ayudar a comprender si el Modelo Estándar predice correctamente estos resultados.
Discrepancia
En este análisis, LHCb detectó una discrepancia, ya que la medición mostró una pequeña diferencia en comparación con la predicción del Modelo Estándar. El resultado se obtuvo mediante un análisis independiente de modelos teóricos para explicar el proceso. Esta diferencia plantea la posibilidad de fenómenos desconocidos.
A pesar de ello, el resultado dista mucho de ser concluyente y no demuestra ningún fallo en el Modelo Estándar. Para determinar si la discrepancia es de origen físico o consecuencia de incertidumbres experimentales y teóricas, será necesario ampliar la muestra de datos y refinar las mediciones.
Referencia de la noticia
CERN. (2026). Studying beautiful flavour transitions.