Todo lo que existe en el Universo «funciona» gracias a la acción de cuatro fuerzas fundamentales: gravedad, electromagnetismo y dos interacciones nucleares, la fuerte, que mantiene la cohesión de los núcleos atómicos, y la débil, responsable de los fenómenos de desintegración radiactiva. Pero un equipo de físicos del instituto de Investigaciones Nucleares de Hungría, bajo la dirección de Attila Krasznahorkay, está convencido de haber observado, en acción, una quinta fuerza hasta ahora desconocida. Su trabajo se acaba de publicar en arXiv.org.
No es la primera vez que este equipo de investigadores afirma haber «visto» a la misteriosa quinta fuerza. Hace unos años, sin ir más lejos, tuvieron un atisbo de ella durante la descomposición de un isótopo de berilio. Y ahora, en su nuevo artículo, aseguran haber podido observarla de nuevo. Y no solo eso, sino también a la partícula que la transporta, que han bautizado como X17.
Átomo de berilio
Krasznahorkay y sus colegas ya sospechaban desde 2016, cuando llevaron a cabo su anterior trabajo, que algo extraño estaba sucediendo durante la descomposición de un átomo de berilio-8, durante la que observaron que emitía luz. Y si esa luz era lo suficientemente energética, se transformaba en un electrón y un positrón (su antipartícula), que se alejaban el uno del otro en un ángulo predecible. De hecho, según la ley de conservación de la energía, a medida que ésta aumenta en un haz de luz que produce las dos partículas, el ángulo entre ellas debería disminuir.
Pero, curiosamente, eso no fue lo que vieron Krasznahorkay y su equipo. En su recuento, en efecto, se produjo un aumento inesperado en el número de electrones y positrones que se separaban en ángulos de 140 grados, mucho mayores de lo previsto.
Aquel estudio suscitó de inmediato la atención de otros investigadores en todo el mundo. Y algunos de ellos sugirieron que la anomalía detectada podría deberse a la acción de una partícula desconocida y aún no observada. En concreto, y según sus características, un bosón fundamental completamente nuevo.
La apuesta, desde luego, no fue pequeña. En la actualidad conocemos cuatro fuerzas fundamentales, y sabemos que sus unidades mínimas, o cuantos, son transportados, por lo menos en tres de ellas, por bosones. De las cuatro fuerzas, solo la gravedad se resiste aún a ser cuantificada. Se supone que la unidad mínima de gravedad es transportada por una partícula hipotética, el gravitón, que lamentablemente los científicos aún no han conseguido descubrir.
Los investigadores descartan que el nuevo bosón pudiera ser una de las partículas que transportan las cuatro fuerzas conocidas. Su masa distintiva, 17 electronvoltios (unas 33 veces la masa del electrón) y su vida útil (aproximadamente 10 a la menos 14 segundos) descartan por completo esa posibilidad.
La conclusión, por lo tanto, es que todas las señales detectadas apuntan a que el nuevo bosón X17 sería el portador de una nueva y desconocida quinta fuerza de la Naturaleza.
Partícula hipotética
En su actual experimento los investigadores han ido aún más allá. Y en lugar de observar cómo se descompone el berilio-8, Krasznahorkay y su equipo se han fijado, esta vez, en los cambios en el estado de un núcleo de helio previamente excitado.
Como en su hallazgo anterior, los científicos encontraron pares de electrones y positrones separándose en ángulos que no coinciden con los modelos actuales. En esta ocasión, el ángulo observado era de 115 grados. A partir de ahí, los cálculos indicaban que el núcleo de helio también podría haber producido un bosón de muy corta duración, con una masa que de nuevo rondaba los 17 megaelectronvoltios. Por eso decidieron bautizar a la nueva posible partícula como X17. Por supuesto, se trata de una partícula hipotética, no descubierta aún y que no puede por lo tanto inscribirse en ningún modelo oficial. De hecho, mientras que el hallazgo de 2016 fue aceptado y publicado por la prestigiosa revista Physical Review Letters, el estudio actual debe pasar aún la revisión por pares, aunque ya está disponible para su consulta en arXiv.org.
Si el extraño bosón existe realmente y no es solo una ilusión debida a algún problema durante el experimento, el hecho de que interactúe con neutrones sugiere que podría ser el responsable de una fuerza que no se parece en nada a las cuatro que conocemos. Y con el misterio de la materia oscura sobre la mesa y aún sin resolver, una partícula fundamental completamente nueva podría llevar a una solución que los físicos llevan décadas buscando inútilmente.