Buscan desafiar la teoría especial de la relatividad de Einstein

Los quarks son partículas fundamentales que componen protones y neutrones en el núcleo atómico y son clasificados como fermiones, al igual que los electrones. Se presentan en diversos tipos, o ‘sabores’ como prefieren llamarlos los físicos: arriba (up), abajo (down), encanto (charm), extraño (strange), cima (top) y fondo (bottom). En la materia común, los quarks arriba y abajo son los más prevalentes, pero es el quark cima el que acapara nuestra atención en este artículo, ya que es la partícula más pesada conocida en la naturaleza.

En el ámbito de los fermiones, la supersimetría plantea un modelo teórico en la física de partículas que sugiere que cada partícula fundamental tiene un compañero hipotético. Este modelo busca explicar la relación entre los bosones, que presentan un espín entero, y los fermiones, con espín semientero. Sin embargo, es crucial mencionar que esta teoría sigue siendo hipotética y aún no ha sido confirmada por observaciones en la naturaleza, ni tampoco de forma experimental.

El CERN pone a prueba al quark cima frente a la teoría de la relatividad especial

La mecánica cuántica y la relatividad especial de Albert Einstein son pilares del Modelo Estándar de física de partículas. Aunque esta teoría de Einstein ha resistido el paso del tiempo, los científicos buscan constantemente ponerla a prueba en una tentativa de superar los límites del Modelo Estándar y descubrir nuevas formas de física.

La simetría de Lorentz es una característica fundamental de este modelo, que esencialmente asegura que los resultados experimentales no dependen de la orientación y la velocidad con que se realice el experimento en el espacio-tiempo. Aunque pueda parecer un concepto complejo, es más sencillo de lo que parece al reflexionar un poco sobre él. Lo primordial es que hasta la fecha, todos los experimentos realizados por físicos han confirmado la simetría de Lorentz.

No obstante, algunas teorías, como ciertos modelos de la teoría de cuerdas, postulan que a energías extremadamente altas, la relatividad especial podría ser inválida, y los resultados experimentales podrían depender de la orientación del experimento en el espacio-tiempo, rompiendo así la simetría de Lorentz. En teoría, esta ruptura podría detectarse en los niveles de energía empleados por los físicos del detector CMS en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear).

Durante meses, los investigadores del experimento CMS han examinado minuciosamente los pares de quarks cima generados en las colisiones del LHC (Gran Colisionador de Hadrones). Sus hallazgos son intrigantes: la producción de quarks cima se mantiene constante aunque la dirección de los haces de protones del LHC y la dirección promedio de los quarks cima producidos cambian según la hora del día, debido al giro de la Tierra. Esto indica que no hay una dirección preferente en el espacio-tiempo que influya en la producción de quarks cima, confirmando así la validez de la simetría de Lorentz y, por ende, de la teoría especial de la relatividad.

Imagen | CERN

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