Posible quinta fuerza de la naturaleza encontrada

A lo largo de los años, los humanos han creado cuatro fuerzas que pueden ser utilizadas para describir cada interacción en el mundo físico. Son la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil que causa el decaimiento de las partículas y la fuerza nuclear fuerte que une los quarks a los átomos. Juntas, estas fuerzas se han convertido en el modelo estándar de la física de partículas. Pero la existencia de la materia oscura hace que este modelo parezca incompleto. Seguramente debe haber otra fuerza (o fuerzas) que explique tanto su existencia como la razón de su oscuridad.

Imagen a través de Business Insider

Los científicos húngaros del Instituto de Investigaciones Nucleares Atomki, dirigido por el profesor Attila Krasznahorkay, creen haber encontrado pruebas de una quinta fuerza de la naturaleza. Mientras monitoreaban la descomposición de un átomo de helio excitado, lo observaron emitiendo luz, lo cual no es inusual. Lo que es inusual es que las partículas se separan en un ángulo preciso de 115 grados, como si fueran desviadas de su curso por una fuerza invisible.

Los científicos llamaron a esta partícula X17, porque calcularon su masa en 17 megaelectronvoltios (MeV). Un electrón-voltio describe la energía cinética ganada por un solo electrón cuando se mueve de cero voltios a un potencial de un voltio, y así un megaelectrón-voltio es igual a la energía ganada cuando un electrón se mueve de cero voltios a un millón de voltios.


¿Qué son esos cuatro primeros, otra vez?

Empecemos con la más fácil, la gravedad. Le da peso a los objetos, y mantiene las cosas más o menos pegadas en su lugar en la Tierra. Aunque la gravedad es una fuerza relativamente débil, domina a gran escala y mantiene unidas galaxias enteras. La gravedad nos ayuda a trabajar y a divertirnos. Sin la gravedad, no habría torres de agua, plantas de energía hidroeléctrica o montañas rusas.

Iluminación a través de Wikimedia Commons

La fuerza electromagnética es una bestia de dos cabezas que domina a escala humana. Casi todo lo que somos y hacemos está apuntalado por esta fuerza que nos rodea como una sopa etérea. La electricidad y el magnetismo se consideran una fuerza dual porque trabajan sobre el mismo principio – que las fuerzas opuestas se atraen y las fuerzas similares se repelen.

Esta fuerza mantiene los átomos unidos y hace posible la electrónica. También es responsable de la luz visible en sí misma. Cada fuerza fundamental tiene una partícula portadora, y para el electromagnetismo, esa partícula es el fotón. Lo que pensamos que es la luz visible es el resultado de los fotones que llevan la fuerza electrostática entre los electrones y los protones.

Las fuerzas nucleares débiles y fuertes no son tan fáciles de comprender porque operan a nivel subatómico. La fuerza nuclear débil es responsable de la desintegración beta, donde un neutrón puede convertirse en un protón más un electrón y un antinutrino, que es un tipo de desintegración radiactiva. Las interacciones débiles explican cómo las partículas pueden cambiar al cambiar los quarks dentro de ellas.

La fuerza nuclear fuerte es la fuerza más fuerte de la naturaleza, pero sólo domina a escala atómica. Imagina un núcleo con múltiples protones. Todos esos protones están cargados positivamente, así que ¿por qué no se repelen entre sí y rompen el núcleo? La fuerza nuclear fuerte es aproximadamente 130 veces más fuerte que la fuerza electromagnética, de modo que cuando los protones estén lo suficientemente juntos, dominará. La fuerza nuclear fuerte mantiene tanto el núcleo unido como los nucleones mismos.


La fuerza del cambio

La sospecha de una quinta fuerza ha existido por un tiempo. Los investigadores de Atomki observaron un efecto similar en 2015 cuando estudiaron la luz emitida durante la descomposición de un isótopo de berilio-8. Al decaer, los electrones y positrones constituyentes se repelieron consistentemente en otro ángulo extraño – exactamente 140 grados. Lo llamaron una fuerza «protofóbica», como en una fuerza que tiene miedo de los protones. Los laboratorios de todo el mundo hicieron repetidos intentos de probar que el descubrimiento fue una casualidad o un error, pero todos ellos produjeron los mismos resultados que Atomki.

El profesor Attila Krasznahorkay y su equipo publicaron sus observaciones a finales de octubre, aunque el documento aún no ha sido revisado por sus pares. Ahora, el plan en Atomki es observar la descomposición de otros átomos. Si pueden encontrar un tercer átomo que muestre este extraño comportamiento, puede que tengamos que llevar el modelo estándar de vuelta a la mesa de dibujo para acomodar este desarrollo.

Entonces, ¿qué pasa si la ciencia concluye que la partícula X17 es la evidencia de una quinta fuerza de la naturaleza? No lo sabemos con seguridad. Podría ofrecer pistas sobre la materia oscura, y podría acercarnos a una teoría de campo unificada. Estamos al borde de la ciencia conocida aquí, así que siéntase libre de especular salvajemente en los comentarios.

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