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| El detector CMS. Crédito: CERN |
Hace más de un siglo, Albert Einstein presentó su innovadora teoría especial de la relatividad, un marco que revolucionó nuestra comprensión del espacio, el tiempo y el comportamiento de las partículas que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz. A pesar de los numerosos desafíos e intentos de refutarla, la teoría sigue siendo una piedra angular de la física moderna.
Recientemente, un equipo de científicos ha utilizado el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) para realizar una prueba extraordinaria: comprobar si la partícula fundamental más pesada conocida, el quark top, cumple los principios de Einstein.
El quark top destaca en la familia de las partículas por su inmensa masa, unas 340.000 veces la del electrón. Esto lo convierte en una pieza clave en la exploración de la física potencial más allá del Modelo Estándar, el marco bien establecido basado en la relatividad especial. Los científicos sospechan que las desviaciones en el comportamiento de los quarks top podrían indicar nuevos principios del universo aún por descubrir.
Los investigadores se propusieron probar la simetría de Lorentz, una característica central de la relatividad especial. La simetría de Lorentz establece que las leyes de la física permanecen invariables independientemente del marco de referencia del observador en el espacio y el tiempo. Romper esta simetría sugeriría un fallo fundamental en nuestra comprensión de la naturaleza.
El equipo estudió la producción de pares de quarks top durante las colisiones de protones dentro del LHC.
Analizaron si la tasa de estas colisiones variaba en función de la hora del día.
¿Por qué importa la hora? Porque la rotación constante de la Tierra afecta a la orientación de los haces de protones del LHC con respecto al espacio. Si hubiera una dirección «preferida» oculta en el espacio-tiempo, la tasa de producción de pares de quarks top fluctuaría al cambiar la posición de la Tierra.
Tal variación indicaría una ruptura de la simetría de Lorentz y abriría la puerta a una nueva física, desafiando la antigua teoría de Einstein.
Tras analizar los datos del segundo ciclo operativo del LHC, los investigadores no hallaron pruebas de tal variación. La tasa de producción de pares de quarks top se mantuvo estable, independientemente de la posición de la Tierra o de la hora del día.
Esta consistencia reafirma la simetría de Lorentz y sostiene la validez de la relatividad especial. En palabras de los investigadores: «Los resultados coinciden con una tasa de producción constante, lo que confirma que la simetría de Lorentz está intacta y que la teoría de Einstein permanece intacta».
Más allá de confirmar la teoría de Einstein, el estudio también estableció nuevos hitos de precisión en la comprobación de la simetría de Lorentz. Los investigadores calcularon límites más estrictos para las posibles desviaciones, hasta 100 veces más precisos que en experimentos anteriores.
Estos avances allanan el camino para pruebas aún más refinadas en el futuro, acercándose a descubrir los misterios de la física que podrían estar más allá del Modelo Estándar.
En la búsqueda por desafiar las ideas de Einstein, el quark superior ha emitido un veredicto claro: la relatividad especial sigue siendo una de las teorías más sólidas y duraderas de la ciencia.