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por Eduardo Martínez de la Fe
11 Diciembre
2020
del Sitio Web
Tendencias21
Foto:
Atomium, Bruselas, Bélgica.
Raphaël Biscaldi, Unplash.
Los científicos han cuantificado con una precisión inédita el número
misterioso que da forma
al universo:
la constante de
estructura fina, cuyo origen es el problema fundamental
de la física.
La validación y
aplicación de las teorías físicas requieren el uso de cantidades
universales, llamadas
constantes fundamentales:
son las que muestran
el mismo valor (número) en cualquier sistema de unidades.
El Modelo Estándar de
la física de partículas, que describe la estructura fundamental
de la materia y del vacío (el estado quántico con la mínima energía
posible), necesita 25 constantes fundamentales para explicar los
fenómenos físicos.
Una de las constantes estratégicas para la comprensión de la materia
es la constante de estructura fina, que determina la
interacción electromagnética entre partículas masivas de la materia.
Una nueva investigación, liderada por científicos del
Laboratorio Kastler Brossel de
Francia, especializado en física fundamental de los sistemas
quánticos, ha conseguido la medición más precisa de esta
constante fundamental del universo.
Familias
constantes
La
constante de estructura fina
pertenece a la misma familia de constantes como la velocidad de la
luz.
Gracias a esta
investigación, su valor numérico, cercano a la relación 1/137,
ha aumentado de ocho cifras significativas hasta las 11 cifras.
Según explica el CNRS en
un comunicado, los científicos han
logrado esa precisión de la constante de estructura fina al
perfeccionar su configuración experimental:
han reducido las
inexactitudes y controlado los efectos que pueden perturbar la
medición.
El experimento consistió
en enfriar átomos de
rubidio a una temperatura cercana
al cero absoluto.
Estos átomos retroceden
durante la absorción de fotones de luz a una velocidad que depende
de su masa:
la medición muy
precisa de ese retroceso permite perfeccionar el conocimiento de
la constante de estructura fina.
De la velocidad de ese
retroceso, los investigadores obtienen la masa del átomo de rubidio,
que está directamente relacionada con la determinación de la
constante de estructura fina, destacan los científicos.
Ilustración de la medición experimental
de la
constante de estructura fina.
©
Pierre Cladé, Saïda Guellati-Khélifa y Tatsumi Aoyama.
Número puro
Los resultados de esta investigación,
publicados en Nature, abren
nuevas vías para evaluar las predicciones teóricas del Modelo
Estándar.
El uso de constantes más
precisas podría permitir responder a preguntas fundamentales, como
la del origen de
la materia oscura en el Universo.
La revista Quanta
destaca la importancia de este
resultado:
"como constantes
fundamentales, la velocidad de la luz disfruta de toda la fama,
sin embargo, su valor numérico no dice nada sobre la naturaleza;
difiere dependiendo de si se mide en metros por segundo o millas
por hora.
La constante de
estructura fina, sin embargo, no tiene dimensiones ni unidades.
Es un número puro que
da forma al universo en un grado asombroso:
un número mágico
que nos llega sin entenderlo, como lo describió Richard
Feynman.
Paul Dirac consideró el origen
del número como el problema sin resolver más fundamental de la
física."
En la vida cotidiana,
todo se reduce a
gravedad y electromagnetismo,
...por lo que la
constante de estructura fina es la que asegura el equilibrio
necesario entre partículas elementales para el surgimiento y
mantenimiento de la vida en el universo.
Salvedad
Añade la revista que mediciones tan precisas como la alcanzada de la
constante de estructura fina,
es una forma de
descubrir experimentalmente el funcionamiento fundamental del
universo, junto con los colisionadores de partículas y los
telescopios.
Hay una salvedad en este
descubrimiento:
su resultado difiere
ligeramente
de otra medición de la
constante de estructura fina realizada en 2018 con átomos de
cesio, en vez de átomos de rubidio, lo que plantea
que una de las dos mediciones tiene pendiente todavía aclarar
algo.
En cualquier caso,
la nueva medición
supera considerablemente en precisión a la anterior y, sobre
todo, evidencia que las coincidencias entre ambas mediciones son
más que suficientes para olvidar la necesidad de nuevas
partículas para explicar la diferencia, concluye Quanta...
Referencia
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