Muoiak: fisikaren eredu estandarra, kolokan?

Elhuyar Zientzia

Zabaldu:
Twitter
Facebook
Emaila

Fisikarien artean eztabaida sortu dute Fermilab-eko Muoi g-2 esperimentuaren emaitza berriek, zalantzan jarri baitute fisikaren eredu estandarra bera. Alegia, partikula subatomikoak sailkatzeko eta nola funtzionatzen duten ulertzeko teoria erlatibistiko kuantikoa.

muoiak-fisikaren-eredu-estandarra-kolokan

Fermilab-eko Muoi g-2 esperimentuaren ikuspegia. Arg. Wikimedia

Arazoa muoiekin sortu da. Fermilab energia altuko fisikaren laborategian egindako esperimentuaren arabera, muoiek ez dute eredu estandarraren arabera izan beharko luketen jokabide magnetikoa, eta horrek adierazten du, akaso, eredu estandarra ez dela uste zen bezain zehatza. Zalantza sortu du, ba ote dagoen oraindik detektatu gabeko beste partikula bat, edo ezagutzen ez dugun oinarrizko indar bat.

Gaur egun, oinarrizko lau indar ezagutzen ditugu unibertsoan: grabitatea, elektromagnetismoa, indar nuklear bortitza (alegia, atomoen nukleoaren partikula guztiak elkarrekin mantentzen dituena) eta indar nuklear ahula (desintegrazio erradiaktiboarekin zerikusia duena). Lau horiek, besterik ez. Bosgarren bat izango balitz, sekulako iraultza izango litzateke fisikaren munduan. Eredu estandarra aldatu beharko litzateke, eta fisikaren zati handi bat berraztertu.

Fermilab, azken esperimentua

Muoiekin egindako esperimentuak ez dira berriak. 1950eko hamarkadaren bukaeran, CERN laborategian egin zuten lehendabiziko aldiz Muoi g-2 esperimentua, muoien momentu magnetiko dipolarra neurtzeko. Muoiek momentu magnetiko anomaloa zutela ikusi zuten orduan, baina beti egon da zalantza ez ote zen zehaztasun gutxirekin neurtu. Beraz, 1966an errepikatu zen Brookhaven-eko laborategi nazionalean, 25 aldiz zehaztasun handiagoarekin. Eta berriz ere errepikatu zuten 1969an, 1984an eta abar… geroz eta zehaztasun-maila handiagoarekin. Orain izan da, oraingoz, azken aldia. 2017an esperimentua martxan jarri zuten, eta 2020ra arte aritu dira datuak jasotzen. Datu horien interpretazioa 2021ean ezagutu dugu. Momentu magnetiko anomaloa baieztatu da, berriz ere.

Muoiak, partikula hiperazeleratuak

Muoiak oinarrizko partikulak dira; alegia, ez daude osatuta beste partikula txikiago batzuez. Protoiak eta neutroiak bai, baina elektroiak eta muoiak ez. Muoiek eta elektroiek ezaugarri guztiak berdinak dituzte, bi izan ezik: masa (elektroiak baino berrehun aldiz pisutsuagoak dira) eta egonkortasuna (sortu ahala, segituan desegiten diren partikulak dira muoiak, oso ezegonkorrak; bi mikrosegundo eskas irauten dute osorik, berehala desintegratu eta eraldatu egiten dira). Espaziotik datozen izpi kosmikoek goiko atmosfera jotzen dutenean, hainbat partikula sortzen dira eta lurrerantz erortzen dira; tartean, muoiak. Bi mikrosegundotan desegiten dira, baina sorreran energia asko dutenez, erlatibitatearengatik muoi hiperazeleratu horientzat denbora mantsoago pasatzen da, eta atmosferaren goialdetik lurrazalerainoko bidea egiten dute desintegratu aurretik.

Zalantzak zalantza, oraingoz, Fermilab-eko esperimentuaren emaitzak kolokan jarri ditu fisikaren oinarriak. Higgs bosoia aurkitu zenetik, ez da izan halako zirrara sortzen duenik fisikarien artean. Ezagutzen ez dugun oinarrizko indarren bat identifikatzea falta ote da?