Durante cuatro décadas, uno de los procesos más esquivos de la física de partículas resistió los intentos de los laboratorios más sofisticados del mundo. Un equipo liderado por físicos de la Universidad de Cambridge logró lo que la comunidad científica venía persiguiendo desde 1984: la primera prueba de un tipo de desintegración extraordinariamente raro de una partícula subatómica conocida como “quark belleza”, un hallazgo que podría abrir una ventana hacia una escala de la realidad tan pequeña que tiene nombre propio: el zetaverso.
Si en ese nivel se esconden partículas aún desconocidas, podrían contribuir a explicar enigmas como la materia oscura y por qué el universo está formado de materia en lugar de haber quedado vacío tras el Big Bang.
El anuncio se realizó el 3 de noviembre en el CERN, la organización europea para la investigación nuclear ubicada cerca de Ginebra, donde opera el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés).
El equipo trabajó en el experimento LHCb, una instalación especializada en el estudio de los quarks belleza, partículas que no existen en la naturaleza de forma estable pero que se producen en grandes cantidades durante las colisiones de alta energía del LHC. Los resultados, que aún no pasaron por revisión de pares, serán publicados en una revista científica próximamente.
La relevancia del descubrimiento excede el laboratorio. El llamado Modelo Estándar es el marco teórico que describe todas las partículas y fuerzas conocidas de la naturaleza. Aunque es el mapa más completo que tiene la física, deja sin respuesta fenómenos como la asimetría entre materia y antimateria que permitió que el universo existiera, o la naturaleza de la energía que acelera su expansión.
Detectar huellas indirectas de partículas que no figuran en ese mapa es, precisamente, lo que este tipo de mediciones hace posible.
Los quarks belleza se desintegran una vez por cada diez mil millones de partículas
Los quarks belleza viven apenas un billón y medio de segundo antes de desintegrarse. La manera en que lo hacen, sin embargo, contiene información sobre lo que ocurre a escalas de distancia que el LHC no puede resolver directamente: distancias billones de veces más pequeñas que un átomo.
Entre las desintegraciones posibles, la más rara ocurre cuando el quark belleza y una antipartícula de carga opuesta se destruyen mutuamente para producir dos partículas llamadas muones, variantes más pesadas del electrón. Este proceso está tan restringido por las leyes de la física que sucede en apenas uno de cada diez mil millones de quarks belleza.
“Esta es la primera vez que se obtiene prueba de este tipo de desintegración rara mediante un único experimento”, indicaron los investigadores en el comunicado de prensa de la Universidad de Cambridge.
Para detectarlo, el equipo combinó datos recolectados entre 2011 y 2018 con una muestra nueva y masiva de 2024 y 2025, posible gracias a una actualización mayor del experimento LHCb completada en 2024. La señal resultante alcanzó un nivel de 3,2 sigma, por encima del umbral de tres sigma que la comunidad científica acepta como prueba estadística de un fenómeno nuevo.
Harry Cliff, investigador del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge y líder del equipo de análisis, subrayó la dimensión histórica del hallazgo: “Los físicos han estado buscando este tipo de desintegración rara desde 1984, antes de que yo naciera”, afirmó en el comunicado institucional.
El zetaverso, la escala donde podrían esconderse partículas desconocidas
Para comprender qué es el zetaverso, conviene partir de una referencia: el LHC puede estudiar la estructura de la materia hasta una escala de cien zetómetros, una distancia miles de billones de veces más pequeña que el ancho de un cabello humano.
Un zetómetro equivale a una milésima de billonésima de metro. Que el LHC no haya detectado partículas nuevas en ese rango no significa que no existan: podría indicar que se esconden a distancias todavía menores. A esa escala, la más diminuta a la que apunta hoy la física, la llaman el zetaverso.
La clave está en la frecuencia: si solo existieran las partículas ya conocidas, el proceso seguiría las predicciones del Modelo Estándar; pero entidades que operen en ese dominio aún más diminuto ofrecerían un camino alternativo, alterando esa frecuencia de un modo detectable. Los resultados actuales no muestran desviación, aunque la precisión de esta técnica es, en sí misma, una herramienta para detectar diferencias en el futuro.
“Estamos llamando a la puerta del zetaverso ahora. No puedo esperar para ver lo que encontramos a medida que exploramos más profundo”, afirmó Cliff en el comunicado institucional.
Una actualización técnica y el uso de inteligencia artificial fueron decisivos
El mayor desafío técnico no fue acumular datos sino lidiar con el ruido de fondo: las señales de la desintegración buscada quedaban enterradas bajo un volumen enorme de información irrelevante. Para separarlas, el equipo, integrado por alrededor de 20 físicos del Reino Unido, Alemania, Italia, España y los Países Bajos, recurrió a técnicas de inteligencia artificial capaces de reconocer patrones en conjuntos masivos de datos.
Tim Gershon, profesor de la Universidad de Warwick y responsable del experimento LHCb, destacó el alcance del logro en el comunicado de prensa: “Este fantástico resultado muestra las extraordinarias capacidades del LHCb para sondear la naturaleza a nivel fundamental. Este proyecto, impulsado y liderado por físicos del Reino Unido, está produciendo una ciencia hermosa”.
