Científicos descubren una nueva pista para investigar el zeptoverso

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Científicos descubren una nueva pista para investigar el zeptoverso

El experimento LHCb en el CERN. (CERN)

Un grupo de físicos del CERN, en Suiza, encontró evidencias de una transformación de partículas tan poco frecuente que llevaban más de cuatro décadas intentando detectarla.

El fenómeno ocurre aproximadamente una vez por cada diez mil millones de partículas de un tipo específico, lo que explica por qué había resultado tan difícil observarlo.

Los investigadores consiguieron identificar sus señales utilizando el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas más grande y potente que existe actualmente en el mundo.

El resultado podría ayudar a explorar escalas extraordinariamente pequeñas, donde los científicos sospechan que podrían encontrarse pistas sobre partículas y fuerzas que todavía desconocemos.

Para comprender la importancia del descubrimiento, primero debemos hablar de los quarks, unas partículas fundamentales que forman parte de la materia que nos rodea.

Los protones y neutrones, por ejemplo, contienen quarks. Pero existen varios tipos, algunos mucho más pesados que los que encontramos habitualmente en los átomos.

Uno de ellos recibe el nombre de quark belleza, también conocido como quark fondo. Se trata de una partícula muy inestable que desaparece rápidamente.

Cuando los protones chocan dentro del Gran Colisionador de Hadrones, pueden producirse partículas que contienen estos quarks, aunque solamente existen durante fracciones diminutas de segundo.

Después, esas partículas se desintegran, es decir, se transforman en otras más ligeras. Los científicos estudian estos procesos para comprobar cómo funciona la naturaleza.

Pero hay una transformación particularmente extraña que los físicos llevaban buscando desde 1984, porque ocurre con una frecuencia increíblemente pequeña en comparación con otras desintegraciones.

Se trata de una partícula llamada mesón B neutro, formada por un quark belleza y un antiquark, que es una partícula relacionada con la antimateria.

En condiciones muy poco frecuentes, sus componentes pueden aniquilarse y producir dos nuevas partículas llamadas muones, una de materia y otra de antimateria.

Los muones se parecen bastante a los electrones, pero tienen una masa mucho mayor. También son inestables y pueden aparecer durante determinadas interacciones entre partículas.

Según el modelo estándar, nuestra teoría más completa sobre las partículas fundamentales y sus interacciones, esta transformación debería ocurrir aproximadamente una vez entre diez mil millones.

Encontrarla resulta especialmente complicado porque los detectores registran cantidades enormes de partículas producidas en las colisiones, y muchas generan señales parecidas a las buscadas.

Es como intentar identificar dos sonidos específicos entre miles de millones de ruidos que se producen simultáneamente, sin saber exactamente cuándo van a aparecer.

Para conseguirlo, los investigadores utilizaron el experimento LHCb, un detector especializado en estudiar partículas que contienen quarks belleza y analizar cómo se transforman.

En 2024, los científicos incorporaron importantes mejoras al detector, permitiéndole recopilar información a una velocidad cinco veces mayor que en sus primeras etapas de funcionamiento.

También utilizaron técnicas de aprendizaje automático para distinguir las señales que buscaban del enorme número de acontecimientos que podían confundirse con la desintegración.

Los investigadores analizaron datos recientes, obtenidos entre 2024 y 2025, y los combinaron con mediciones anteriores realizadas entre 2011 y 2018.

Finalmente, encontraron una señal compatible con la transformación que habían estado buscando durante más de cuarenta años, aunque todavía necesitan confirmarla con mayor certeza.

El resultado alcanzó una significación estadística de 3,2 sigma, suficiente para hablar de evidencia, pero inferior a lo necesario para anunciar un descubrimiento definitivo.

En física de partículas, normalmente se exige alcanzar cinco sigma para considerar que existe una evidencia estadística suficientemente sólida como para proclamar un descubrimiento.

Pero ¿por qué los investigadores están tan interesados en una transformación que ocurre solamente una vez entre diez mil millones de partículas de este tipo?

La respuesta está relacionada con una región de la física que algunos científicos llaman zeptoverso, un término que describe escalas muchísimo menores que el tamaño de un átomo.

Un zeptómetro equivale a una miltrillonésima parte de un metro, es decir, una distancia tan pequeña que resulta extremadamente difícil estudiarla mediante nuestros instrumentos actuales.

Para comprender la diferencia, un átomo típico mide aproximadamente una décima de nanómetro, lo que equivale a unos cien mil millones de zeptómetros.

En estas escalas diminutas podrían manifestarse los efectos de partículas desconocidas, aunque todavía no sabemos si existen o qué propiedades podrían tener.

Y aquí aparece la utilidad de estudiar desintegraciones extraordinariamente raras, porque sus probabilidades pueden verse afectadas por partículas que no conseguimos producir directamente.

Según la física cuántica, las interacciones entre partículas pueden recibir contribuciones de procesos en los que intervienen partículas virtuales, incluso algunas todavía desconocidas.

Estas contribuciones pueden modificar ligeramente la frecuencia con la que ocurre una desintegración, permitiendo detectar indirectamente efectos que resultarían inaccesibles mediante otros experimentos.

Por eso, si los científicos consiguen medir esta transformación con suficiente precisión, podrán comparar sus resultados con los cálculos del modelo estándar y buscar diferencias.

Si apareciera una discrepancia suficientemente sólida, podría indicar que existen partículas o interacciones que todavía no forman parte de nuestras teorías actuales.

Esto resulta especialmente importante porque, aunque el modelo estándar funciona extraordinariamente bien, todavía no explica fenómenos como la naturaleza de la materia oscura.

Sin embargo, los investigadores encontraron que sus primeras mediciones coinciden con las predicciones del modelo estándar, por lo que todavía no han descubierto ninguna física nueva.

Eso tampoco significa que hayan descartado la existencia de partículas desconocidas, sino que sus posibles efectos deben respetar los límites establecidos por estas observaciones.

El hallazgo también permitió mejorar las mediciones de otra desintegración relacionada, correspondiente a un mesón diferente que igualmente puede transformarse en dos muones.

Los científicos consideran que estas mediciones podrían adquirir mayor importancia durante los próximos años, cuando los detectores acumulen cantidades mucho mayores de información experimental.

El Gran Colisionador de Hadrones tiene previsto comenzar una nueva etapa de funcionamiento de alta luminosidad en 2030, diseñada para producir muchas más colisiones.

Además, los investigadores esperan mejorar nuevamente el detector LHCb durante la próxima década, aumentando su capacidad para registrar estas transformaciones extraordinariamente poco frecuentes.

El resultado fue anunciado por el CERN el 3 de noviembre de 2026 y presentado en un artículo científico disponible en el repositorio arXiv.

Aunque todavía necesita confirmación, representa un avance experimental importante porque permite estudiar procesos que habían permanecido fuera del alcance de un solo experimento durante décadas.

Los científicos no han observado directamente el zeptoverso ni descubierto nuevas partículas, pero ahora cuentan con una herramienta mucho más sensible para investigar sus posibles efectos.

Y esta vez, el próximo gran descubrimiento podría aparecer no al producir partículas más energéticas, sino al medir con mayor precisión algo que casi nunca sucede.