{"id":520170,"date":"2024-07-19T16:34:09","date_gmt":"2024-07-19T19:34:09","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=520170"},"modified":"2024-07-19T16:34:09","modified_gmt":"2024-07-19T19:34:09","slug":"un-estudio-disminuye-la-incertidumbre-sobre-el-exceso-de-magnetismo-de-los-muones","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/un-estudio-disminuye-la-incertidumbre-sobre-el-exceso-de-magnetismo-de-los-muones\/","title":{"rendered":"Un estudio disminuye la incertidumbre sobre el exceso de magnetismo de los muones"},"content":{"rendered":"

Desde hace m\u00e1s de dos d\u00e9cadas, los f\u00edsicos de altas energ\u00edas han estado lidiando con una duda fundamental al respecto de una importante propiedad cu\u00e1ntica de los muones, un tipo de part\u00edculas inestables, 207 veces m\u00e1s pesadas que los electrones, presentes en gran parte de los rayos c\u00f3smicos que llegan a la Tierra. En los estudios te\u00f3ricos y en experimentos realizados en aceleradores de part\u00edculas como el Fermilab, de Estados Unidos, y el LHC de Europa, no se ha arribado a un acuerdo sobre cu\u00e1l ser\u00eda el valor exacto de su momento magn\u00e9tico.<\/p>\n

Este par\u00e1metro describe c\u00f3mo oscilan los muones (giran sobre su propio eje) y se comportan como si fueran un peque\u00f1o im\u00e1n bajo el influjo de un campo magn\u00e9tico. Grosso modo<\/em>, los experimentos miden un exceso de magnetismo (una anomal\u00eda) en los muones que no est\u00e1 previsto ni tiene una explicaci\u00f3n te\u00f3rica.<\/p>\n

La dificultad para dar cuenta de esta disparidad, si es que, en efecto, fuera real y no el resultado de errores metodol\u00f3gicos, podr\u00eda llevar a tener que introducir revisiones en el llamado Modelo Est\u00e1ndar, la teor\u00eda fundamental de la f\u00edsica que desde hace m\u00e1s de medio siglo explica las interacciones entre las part\u00edculas y las fuerzas conocidas, excepto la gravedad.<\/p>\n

Un art\u00edculo publicado en diciembre de 2023 en la revista Physical Review Letters <\/em>(PRL<\/em>), cuya autor\u00eda es de un grupo internacional que tiene como miembro a un f\u00edsico brasile\u00f1o, atribuye el origen de la discrepancia existente a dos enfoques te\u00f3ricos que calculan, de manera distinta, la intensidad del magnetismo del muon.<\/p>\n

\u201cNuestro trabajo no resuelve el problema de la anomal\u00eda magn\u00e9tica del muon, pero identifica el componente que genera las mayores divergencias entre los estudios basados en simulaciones por computadora y aquellos que se basan en datos experimentales\u201d, comenta Diogo Boito, del Instituto de F\u00edsica de S\u00e3o Carlos de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IFSC-USP), uno de los autores del art\u00edculo. Este elemento se denomina polarizaci\u00f3n hadr\u00f3nica del vac\u00edo, un tipo de interacci\u00f3n entre los muones y las part\u00edculas clasificadas como virtuales.<\/p>\n

En el art\u00edculo, Boito, junto a colegas de Europa y Norteam\u00e9rica, partieron de un enfoque que les permiti\u00f3 aislar el papel de este tipo de interacci\u00f3n en la aparici\u00f3n del exceso de magnetismo del muon y observaron que este ingrediente tiene un gran peso en el origen de la discrepancia.<\/p>\n

\u201cEn el pasado, los estudios te\u00f3ricos establecieron valores diferentes para la contribuci\u00f3n de la polarizaci\u00f3n hadr\u00f3nica del vac\u00edo en la aparici\u00f3n de la anomal\u00eda magn\u00e9tica del muon\u201d, comenta el f\u00edsico Farinaldo Queiroz, de la Universidad Federal de Rio Grande do Norte (UFRN), quien no tuvo participaci\u00f3n en el art\u00edculo en PRL<\/em>. \u201cConforme con los resultados del art\u00edculo reciente, la divergencia entre los datos experimentales y las presunciones te\u00f3ricas adquiere una mayor significaci\u00f3n a nivel estad\u00edstico o puede considerarse irrelevante\u201d.<\/p>\n

Dicho de otro modo, el valor de esta contribuci\u00f3n, seg\u00fan el nuevo estudio, es lo que determinar\u00eda si los c\u00e1lculos de los te\u00f3ricos realmente discrepan de las mediciones efectuadas en los aceleradores de part\u00edculas.<\/p>\n

La anomal\u00eda magn\u00e9tica del muon se calcula seg\u00fan la f\u00f3rmula g-2. El valor del factor g, que representa el momento magn\u00e9tico del muon, es un n\u00famero extremadamente cercano, aunque ligeramente superior a 2. Cu\u00e1n cercano est\u00e1 es el motivo de la divergencia entre la teor\u00eda y la observaci\u00f3n.<\/p>\n

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Mark Garlick\u2009\/\u2009Science Photo Library\u2009\/\u2009Getty Images<\/span>Ilustraci\u00f3n de una \u201clluvia\u201d de rayos c\u00f3smicos, compuestos en gran medida por muonesMark Garlick\u2009\/\u2009Science Photo Library\u2009\/\u2009Getty Images<\/span><\/p><\/div>\n

Muon g-2
\n<\/strong>En agosto de 2023, el principal experimento que estudia esta cuesti\u00f3n, denominado Muon g-2, que se llev\u00f3 a cabo en el Fermilab, divulg\u00f3 las mediciones m\u00e1s precisas de este par\u00e1metro. El nuevo valor, tambi\u00e9n publicado en PRL<\/em>, duplic\u00f3 la exactitud de la medici\u00f3n anterior con un margen de error de 0,2 partes por mill\u00f3n (ppm).<\/p>\n

Quedar\u00eda para los te\u00f3ricos la tarea de demostrar que sus c\u00e1lculos no est\u00e1n errados. Aqu\u00ed es donde empieza a tallar el rol de la mentada polarizaci\u00f3n hadr\u00f3nica del vac\u00edo. Se trata de un intrincado tipo de interacci\u00f3n entre los muones y las part\u00edculas hadr\u00f3nicas virtuales. A\u00fan m\u00e1s fugaces que las 2,2 millon\u00e9simas de segundo de vida promedio de los muones, las part\u00edculas virtuales son un fen\u00f3meno puramente cu\u00e1ntico. Pueden ser emitidas por otras part\u00edculas, o bien surgir y desaparecer casi instant\u00e1neamente en pleno vac\u00edo.<\/p>\n

\u201cLas part\u00edculas virtuales directamente no se detectan\u201d, dice Boito. Pero se infiere que existen porque inducen alteraciones en las propiedades f\u00edsicas de otras part\u00edculas, en su masa, en su fuerza el\u00e9ctrica o bien, como en el caso de los muones, en su magnetismo. Los hadrones son un tipo de part\u00edculas subat\u00f3micas compuestas por part\u00edculas a\u00fan m\u00e1s peque\u00f1as que se mantienen en cohesi\u00f3n debido a la acci\u00f3n de la fuerza nuclear fuerte. Los protones y los neutrones son los hadrones m\u00e1s conocidos, pero existen m\u00e1s de cien part\u00edculas de este tipo. Se desconoce qu\u00e9 part\u00edculas virtuales pueden aparecer y desaparecer en el mundo cu\u00e1ntico y hacer que el muon oscile en demas\u00eda.<\/p>\n

Seg\u00fan Queiroz, el nuevo estudio deja una puerta abierta para que el Modelo Est\u00e1ndar sea reformulado en el futuro, pudiendo incluir nuevas part\u00edculas que ayuden a explicar fen\u00f3menos de los que la teor\u00eda no da buena cuenta, como el momento an\u00f3malo de los muones o la naturaleza de la materia oscura. \u201cCuando los f\u00edsicos no son capaces de resolver un problema de la naturaleza, proponen la existencia de una nueva part\u00edcula\u201d, dice el investigador de la UFRN, medio en serio y, otro tanto, en broma. \u201cAs\u00ed ocurri\u00f3 con el bos\u00f3n de Higgs, por ejemplo, y funcion\u00f3. Posteriormente esta part\u00edcula [que es la que proporciona masa a las dem\u00e1s] fue realmente descubierta\u201d. El exceso de magnetismo de los muones, sin embargo, es un interrogante que desaf\u00eda a la f\u00edsica desde hace d\u00e9cadas.<\/p>\n

Proyecto
\n<\/strong>Pruebas del modelo est\u00e1ndar: QCD de precisi\u00f3n y g-2 de muones (n\u00ba 21\/06756-6<\/a>)\u00a0Modalidad<\/strong>\u00a0Joven Investigador; Investigador responsable<\/strong> Diogo Boito (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 622.024,29.<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/strong>BENTON, G.\u00a0et al.<\/em>\u00a0Data-Driven determination of the light-quark connected component of the intermediate-window contribution to the muon g-2<\/a>.\u00a0Physical Review Letters<\/strong>. v. 131, n. 25. 22 dic. 2023.
\nAGUILLARD, D. P.\u00a0et al.<\/em>\u00a0Measurement of the positive muon anomalous magnetic moment to 0.20 ppm<\/a>.\u00a0Physical Review Letters<\/strong>. v. 131, n. 16. 20 oct. 2023.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"En el trabajo se se\u00f1ala por qu\u00e9 difieren en cuanto al valor de esa anomal\u00eda los c\u00e1lculos basados en simulaciones computacionales y en datos experimentales ","protected":false},"author":13,"featured_media":520175,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[101],"class_list":["post-520170","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/520170","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=520170"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/520170\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":520179,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/520170\/revisions\/520179"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/520175"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=520170"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=520170"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=520170"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=520170"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}