Los físicos teóricos del PRISMA + Cluster of Excellence en la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz están trabajando en una teoría que va más allá del modelo estándar de física de partículas y puede responder preguntas sobre las que debe pasar el modelo estándar, por ejemplo, con respecto a las jerarquíasde las masas de partículas elementales o la existencia de materia oscura. El elemento central de la teoría es una dimensión extra en el espacio-tiempo. Hasta ahora, los científicos se han enfrentado al problema de que las predicciones de su teoría no se pueden probar experimentalmente. Ahora han superadoeste problema en una publicación en el número actual de la Revista Física Europea C .
Ya en la década de 1920, en un intento por unificar las fuerzas de la gravedad y el electromagnetismo, Theodor Kaluza y Oskar Klein especularon sobre la existencia de una dimensión adicional más allá de las tres dimensiones espaciales familiares y el tiempo, que en física se combinan en 4-espacio-tiempo dimensional. Si existe, tal nueva dimensión tendría que ser increíblemente diminuta e imperceptible para el ojo humano. A fines de la década de 1990, esta idea experimentó un notable renacimiento, cuando se dio cuenta de que la existencia de una quinta dimensión podría resolveralgunas de las profundas preguntas abiertas de la física de partículas. En particular, Yuval Grossman de la Universidad de Stanford y Matthias Neubert, entonces profesor de la Universidad de Cornell, mostraron en una publicación muy citada que la incrustación del modelo estándar de física de partículas en un modelo de 5 dimensionesel espacio-tiempo podría explicar los patrones misteriosos observados hasta ahora en las masas de partículas elementales.
Otros 20 años después, el grupo de Matthias Neubert - desde 2006 en la facultad de la Universidad Johannes Gutenberg en Mainz Alemania y portavoz del PRISMA + Cluster of Excellence - hizo otro descubrimiento inesperado: encontraron que el 5-dimensionalLas ecuaciones de campo predijeron la existencia de una nueva partícula pesada con propiedades similares a las del famoso bosón de Higgs, pero una masa mucho más pesada, tan pesada, de hecho, que no se puede producir ni siquiera en el colisionador de partículas de mayor energía del mundo: elGran Colisionador de Hadrones LHC en el Centro Europeo de Investigación Nuclear CERN cerca de Ginebra Suiza. "Fue una pesadilla", recuerda Javier Castellano Ruiz, estudiante de doctorado involucrado en la investigación, "nos entusiasmó la idea de que nuestra teoríapredice una nueva partícula, pero parecía imposible confirmar esta predicción en cualquier experimento previsible ".
El desvío por la quinta dimensión
En un artículo reciente publicado en Revista Física Europea C , los investigadores encontraron una resolución espectacular a este dilema. Descubrieron que su partícula propuesta necesariamente mediaría una nueva fuerza entre las partículas elementales conocidas nuestro universo visible y la misteriosa materia oscura el sector oscuro. Incluso la abundancia deLa materia oscura en el cosmos, como se observa en experimentos astrofísicos, puede explicarse por su teoría. Esto ofrece nuevas y emocionantes formas de buscar los constituyentes de la materia oscura - literalmente a través de un desvío a través de la dimensión extra - y obtener pistas sobre elfísica en una etapa muy temprana en la historia de nuestro universo, cuando se produjo la materia oscura ". Después de años de buscar posibles confirmaciones de nuestras predicciones teóricas, ahora estamos seguros de que el mecanismo que hemos descubierto haría accesible la materia oscura apróximos experimentos, porque las propiedades de la nueva interacción entre la materia ordinaria y la materia oscura, que está mediada por nuestra partícula propuesta, pueden sercalculado con precisión dentro de nuestra teoría ", dice Matthias Neubert, jefe del equipo de investigación."Al final, según nuestra esperanza, la nueva partícula puede descubrirse primero a través de sus interacciones con el sector oscuro".Este ejemplo ilustra muy bien la fructífera interacción entre la ciencia básica experimental y teórica, un sello distintivo del Grupo de Excelencia PRISMA +.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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