El **momento magnético del muón** plantea un enigma científico debido a la ligera diferencia entre sus valores **teóricos** y **experimentales**, lo que sugiere interacciones con partículas o fuerzas desconocidas. La investigación que implica simulaciones cuánticas avanzadas ha comenzado a resolver estas discrepancias, proporcionando información sobre las propiedades fundamentales de los muones y sus interacciones en la física de partículas.
Los investigadores han identificado el origen de las discrepancias en las predicciones recientes sobre el momento magnético del muón. Sus hallazgos podrían contribuir al estudio de la materia oscura y otros aspectos de la nueva física.
El momento magnético es una propiedad intrínseca de una partícula con espín, resultante de la interacción entre la partícula y un imán u otro objeto con un **campo magnético**. Al igual que la masa y la carga eléctrica, el momento magnético es una de las cantidades fundamentales de la física. Existe una diferencia entre el valor teórico del momento magnético de un muón, partícula de la misma clase que el electrón, y los valores obtenidos durante experimentos de alta energía realizados en aceleradores de partículas.
La diferencia sólo aparece hasta el octavo decimal, pero ha intrigado a los científicos desde su descubrimiento en 1948. No es un detalle menor: puede indicar si el muón interactúa con partículas de materia oscura u otros bosones de Higgs, o incluso si los bosones de Higgs son desconocidos. Hay fuerzas involucradas en el proceso.
Divergencias en el momento magnético del Muón
El valor teórico del momento magnético del muón, representado por la letra g, viene dado por la ecuación de Dirac, formulada por el físico inglés Paul Dirac, uno de los fundadores de la mecánica cuántica y la electrodinámica cuántica. Su valor es aproximadamente 2. Sin embargo, los experimentos han demostrado que g no es exactamente 2. Existe un gran interés en comprender “**g-2**”, es decir, la diferencia entre el valor experimental y el valor predicho por la ecuación de Dirac. El mejor valor experimental disponible actualmente, obtenido con un impresionante grado de precisión en el Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi en Estados Unidos y anunciado en agosto de 2023, es ***2,00116592059***, con un rango de incertidumbre de más o menos **0,00000000022**.
«Determinar con precisión el momento magnético del muón se ha convertido en una cuestión clave en la física de partículas, porque el estudio de esta discrepancia entre los datos experimentales y las predicciones teóricas puede proporcionar conocimientos que podrían conducir al descubrimiento de un nuevo efecto espectacular», ha comentado el físico Diogo Boito, investigador del Instituto de Física de São Carlos de la Universidad de São Paulo.
Nuevos conocimientos de la investigación
Los resultados fueron presentados en dos importantes eventos internacionales. Primero, por Boito en un taller en Madrid, y luego por su colega en una reunión en Berna, Suiza. Estos resultados cuantifican e indican el origen de una discrepancia entre los métodos utilizados para realizar las predicciones actuales del muón g-2.
El estudio logró explicar la discrepancia, pero es necesario entenderla retrocediendo unos pasos, iniciando con una descripción más detallada del muón.
El muón es una partícula que pertenece a la clase de los leptones, al igual que el electrón, pero su masa es mayor y es inestable. Cuando los muones interactúan, se desintegran y forman una nube de otras partículas, lo que genera que el momento magnético real medido experimentalmente sea mayor que el teórico calculado mediante la ecuación de Dirac.
La investigación también evidenció que los métodos actuales para determinar el **g-2 del muón** no concuerdan, y que esta discrepancia debe resolverse para estudiar contribuciones de posibles partículas exóticas, como nuevos bosones de Higgs o materia oscura. En conclusión, el estudio ha dado luces sobre problemas significativos que enfrentan los investigadores en la física de partículas y abre nuevas vías de investigación.
Conocer más sobre la naturaleza fundamental del muón puede ser la clave para avanzar en nuestra comprensión del universo que nos rodea.
