Para cualquiera que no sea un físico, suena como algo salido de "Star Trek". Pero la universalidad de los leptones es algo real.

Tiene que ver con el modelo estándar de física de partículas, que describe y predice el comportamiento de todas las partículas y fuerzas conocidas, excepto la gravedad. Entre ellos se encuentran los leptones cargados:electrones, muones y taus.

Un supuesto fundamental del Modelo Estándar es que las interacciones de estas partículas elementales son las mismas a pesar de sus diferentes masas y vidas. Eso es la universalidad de los leptones. Las pruebas de precisión que comparan procesos que involucran electrones y muones no han revelado ninguna violación definitiva de esta suposición. pero estudios recientes del leptón tau de mayor masa han producido observaciones que desafían la teoría.

Una nueva revisión de los resultados de tres experimentos apunta a la fuerte posibilidad de que sea necesario revisar la universalidad del leptón, y quizás en última instancia, el Modelo Estándar en sí. Los hallazgos de un equipo de físicos internacionales, incluyendo al becario postdoctoral de UC Santa Bárbara Manuel Franco Sevilla, aparecer en la revista Naturaleza .

"Como parte de mi tesis doctoral en Stanford, que se basó en un trabajo anterior realizado en UCSB por los profesores Jeff Richman y Michael Mazur, vimos la primera observación significativa de algo más allá del modelo estándar en el experimento BaBaR realizado en el Laboratorio Nacional Acelerador de SLAC, ", Dijo Franco Sevilla. Esto fue significativo pero no definitivo, él agregó, señalando que se observaron resultados similares en experimentos más recientes llevados a cabo en Japón (Belle) y en Suiza (LHCb). Según Franco Sevilla, los tres experimentos, tomados en conjunto, demostrar un resultado más sólido que desafía la universalidad del leptón al nivel de cuatro desviaciones estándar, lo que indica una certeza del 99,95 por ciento.

BaBaR, que significa detector B-Bbar (anti-B), y Belle se llevaron a cabo en las fábricas B. Estos colisionadores de partículas están diseñados para producir y detectar mesones B, partículas inestables que resultan cuando chocan haces de partículas potentes, por lo que sus propiedades y comportamiento se pueden medir con alta precisión en un ambiente limpio. El LHCb (Gran Colisionador de Hadrones b) proporcionó un entorno de mayor energía que produjo más fácilmente mesones B y cientos de otras partículas. dificultando la identificación.

Sin embargo, los tres experimentos, que midió las proporciones relativas de desintegraciones del mesón B, publicó resultados notablemente similares. Las tasas de algunas desintegraciones que involucran la pesada tau leptónica, en relación con los que involucran a los leptones ligeros, electrones o muones, fueron más altos que las predicciones del Modelo Estándar.

"El leptón tau es clave porque el electrón y el muón se han medido bien, "Explicó Franco Sevilla." Los Taus son mucho más duros porque se deterioran muy rápido. Ahora que los físicos pueden estudiar mejor los taus, estamos viendo que tal vez la universalidad del leptón no se satisfaga como afirma el Modelo Estándar ".

Aunque intrigante, los resultados no se consideran suficientes para establecer una violación de la universalidad del leptón. Revertir este precepto de la física de larga data requeriría una significación de al menos cinco desviaciones estándar. Sin embargo, Franco Sevilla señaló, el hecho de que los tres experimentos observaron una tasa de desintegración de tau superior a la esperada mientras operaban en diferentes entornos es digno de mención.

Una confirmación de estos resultados apuntaría a nuevas partículas o interacciones y podría tener profundas implicaciones para la comprensión de la física de partículas. "No estamos seguros de qué significará la confirmación de estos resultados a largo plazo, "Dijo Franco Sevilla." Primero, necesitamos asegurarnos de que sean verdaderas y luego necesitaremos experimentos auxiliares para determinar el significado ".