los investigadores han cuantificado con una precisión inédita el número enigmatico que da forma al cosmos: la constante de estructura fina, cuyo origen es el inconveniente fundamental de la física.
La validación y aplicación de las hipotesis físicas requieren el uso de cantidades universales, llamadas constantes fundamentales: son las que exponen el mismo valor (número) en cualquier sistema de unidades.
El Modelo Estándar de la física de partículas, que explica la estructura fundamental de la materia y del vacío (el estado cuántico con la mínima energía factible), necesita 25 constantes fundamentales para aclarar 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 estudio, dirigida por investigadores del Laboratorio Kastler Brossel de Francia, especializado en física fundamental de los equipos cuánticos, ha conseguido la medición más precisa de esta constante fundamental del cosmos.
Familias constantes
La constante de estructura fina pertenece a la misma familia de constantes como la velocidad de la luz. Debido a esta estudio, su valor numérico, próximo a la relación 1/137, ha crecido de ocho números significativas hasta las 11 números.
Según explica el CNRS en un comunicado, los investigadores 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 proxima 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 expertos obtienen la masa del átomo de rubidio, que está directamente vinculada con la determinación de la constante de estructura fina, sobresalen los investigadores.
Número puro
Los resultados de esta estudio, publicados en Nature, abren nuevas vías para evaluar los pronosticos teóricas del Modelo Estándar. El uso de constantes más precisas podría permitir contestar a cuestiones fundamentales, como la del origen de la materia oscura en el Cosmos.
La revista Quanta destaca la importancia de este resultado: “como constantes fundamentales, la velocidad de la luz disfruta de toda la fama, en cambio, 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, en cambio, no posee dimensiones ni unidades. Es un número puro que da forma al cosmos en un grado asombroso: un número mágico que nos llega sin entenderlo, como lo explicó Richard Feynman. Paul Dirac consideró el origen del número como el inconveniente sin aclarar 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 cosmos.
Salvedad
Añade la revista que mediciones tan precisas como la alcanzada de la constante de estructura fina, es una forma de revelar experimentalmente el funcionamiento fundamental del cosmos, al lado con los colisionadores de partículas y los telescopios.
Hay una salvedad en este hallazgo: su resultado difiere levemente de otra medición de la constante de estructura fina hecha en 2018 con átomos de cesio, en vez de átomos de rubidio, lo que plantea que una de las dos mediciones posee pendiente aun aclarar algo.
En cualquier suceso, la nueva medición supera considerablemente en precisión a la anterior y, sobre todo, evidencia que las casualidades entre ambas mediciones son más que suficientes para olvidar la necesidad de nuevas partículas para aclarar la desigualdad, concluye Quanta.