Artículo publicado por Edwin Cartlidge el 25 de mayo de 2011 en Nature News
Los físicos dan un paso más en la búsqueda de la deformidad predicha para la partícula – y esperan resolver el misterio de la antimateria por el camino.
Esto es precisión en la medida: El electrón es una esfera perfecta, más o menos una parte en un billón.
El resultado procede del último experimento en una larga lista para estudiar la forma de la partícula fundamental que porta la carga eléctrica. “Si imaginas un electrón que se infla hasta el tamaño del Sistema Solar, entonces es esférico hasta la anchura de un cabello humano”, dice el físico Edward Hinds del Imperial College de Londres, que lideró el equipo responsable de la minúscula medida.
Pero esto es más que una búsqueda de la precisión. Muchos físicos están intentando calcular si el electrón está realmente aplastado, como predicen algunas teorías. Si la deformidad está ahí, posteriores refinamientos de la técnica que realizó la última medida deberían captar dicha deformidad en la próxima década. El descubrimiento demostraría que el tiempo es fundamentalmente asimétrico, y podría disparar una revisión del ‘modelo estándar’ de la física de partículas.
Aunque el electrón se ha considerado tradicionalmente como un punto infinitesimal con carga, en realidad arrastra a su alrededor una nube de partículas virtuales. Esta flotilla de partículas aparecen y desaparecen, y contribuyen a la masa y volumen del electrón. Todos los experimentos hasta el momento han revelado que esta nube es perfectamente esférica, pero las hipotéticas partículas virtuales predichas por las extensiones del modelo estándar harían que la nube de abultase ligeramente a lo largo del eje de giro del electrón. Este abultamiento hace que un lado del electrón sea ligeramente más negativo que el otro, creando un dipolo eléctrico similar a los polos norte y sur de una barra magnética.
Los físicos defienden que esperaríamos ver este dipolo eléctrico en un universo que esté abrumadoramente dominado por la materia. Aunque se cree que se crearon iguales cantidades de materia y antimateria en el Big Bang, casi no vemos antimateria en el universo actual. Esta asimetría no sólo implica un favoritismo cósmico por la materia, sino que también sugiere que la física no siempre trabaja de la misma forma cuando el tiempo retrocede que cuando avanza.
Sé bueno, rebobina
Las pruebas de esta asimetría podrían encontrarse mostrando una película hacia atrás de un electrón giratorio ligeramente aplastado. Aunque el sentido del dipolo eléctrico permanecería sin cambios, el dipolo magnético alrededor del electrón – que depende del sentido de su giro – cambiaría al sentido contrario.
El último estudio, publicado hoy en Nature1, buscó el efecto de esta asimetría en los giros de los electrones expuestos a potentes campos eléctricos y magnéticos – pero no encontró nada. Es más, los investigadores dicen que cualquier desviación de una redondez perfecta en los electrones deme medir menos de una milmillonésima de milmillonésima de milmillonésima de centímetro de diámetro.
Medidas similares habían usado anteriormente haces de átomos que pasan a través de campos magnéticos y eléctricos. Pero Hinds y sus colegas usaron moléculas en lugar de estos, las cuales pueden ser más sensibles a los campos. Usando un haz de pulsos de fluoruro de iterbio, fueron capaces de mejorar la mejor sensibilidad lograda anteriormente – conseguida en 2002 por Eugene Commins y sus colegas de la Universidad de California en Berkeley, que usaron átomos de talio2 – en un factor de aproximadamente 1,5.
Mejorar continuamente
Hinds reconoce que incrementando el número de moléculas por pulso y reduciendo su velocidad, su grupo sería capaz de aumentar la sensibilidad de la medida en un factor de diez “en los próximos años”, y, finalmente, en un factor de 100. Esto sería más que suficiente para detectar los efectos de distorsión de la mayor parte de modificaciones del modelo estándar, y demostraría de estar forma la existencia de nuevas partículas muy masivas. No descubrirlo, por el contrario, enviaría a los teóricos de nuevo a la pizarra.
“Podríamos descartar casi con seguridad todas las actuales teorías si bajamos hasta un factor de 100 y no vemos nada”, dice. “Pero los teóricos son muy creativos y probablemente aparecerían con modelos en los que el momento del dipolo eléctrico es menor”.
Commins está de acuerdo en que el último trabajo abre la puerta a grandes descubrimientos. “En el medio siglo que llevamos desde que empezaron tales experimentos, ésta es la primera vez que se ha logrado el mejor límite superior sobre el dipolo eléctrico usando moléculas”, comenta. “Dado que las moléculas ofrecen una sensibilidad mucho mayor que los átomos, es sólo cuestión de tiempo que el límite se mejore en gran medida”.
David DeMille de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, que fue coautor del artículo de 20022 junto a Commins y está llevando a cabo experimentos moleculares por sí mismo usando monóxido de torio, está de acuerdo. “A la vista de esto, la mejora real en precisión en el último trabajo es bastante pequeña”, señala. “No obstante, su artículo representa el primero de lo que muchos en el campo creen que será una nueva ola de mejoras potencialmente mucho mayores, debido a los nuevos métodos experimentales que se han desarrollado”.
Referencias:
1.- Hudson, J. J. et al. Nature 473, 493-496 (2011).
2.- Regan, B. C., Commins, E. D., Schmidt, C. J. and DeMille, D. Phys. Rev. Lett. 88, 071805 (2002).
Autor: Edwin Cartlidge
Fecha Original: 25 de mayo de 2011
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