Hallazgos recientes de investigaciones en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN en Ginebra sugieren que podríamos estar acercándonos a señales de física no descubierta. Si se confirman, estos indicios echarían por tierra el Modelo Estándar, la teoría que ha dominado la física de partículas durante 50 años. Los hallazgos indican que la forma en que ciertas partículas subatómicas se comportan en el LHC no concuerda con el Modelo Estándar.

Las partículas fundamentales son los componentes básicos más elementales de la materia: partículas subatómicas que no pueden dividirse en unidades más pequeñas. Las cuatro fuerzas fundamentales (gravedad, electromagnetismo, fuerza débil y fuerza fuerte) gobiernan cómo interactúan estas partículas. El LHC es un gigantesco acelerador de partículas construido en un túnel circular de 27 km de largo bajo la frontera franco-suiza. Su propósito principal es encontrar grietas en el Modelo Estándar, que es nuestra mejor comprensión de las partículas y fuerzas fundamentales, pero no explica la gravedad ni la materia oscura, el tipo de materia invisible y no medida que constituye aproximadamente el 25% del universo.

En el LHC, haces de protones que viajan en direcciones opuestas chocan, en un intento de descubrir indicios de física no descubierta. Los nuevos resultados provienen de LHCb, un experimento en el Gran Colisionador de Hadrones donde se analizan estas colisiones. El resultado surge del estudio de la desintegración (una especie de transformación) de partículas subatómicas llamadas mesones B. Investigamos cómo estos mesones B se desintegran en otras partículas, encontrando que la forma particular en que esto ocurre no concuerda con las predicciones del Modelo Estándar.

El Modelo Estándar se basa en dos de los avances más transformadores de la física del siglo XX: la mecánica cuántica y la relatividad especial de Einstein. Los físicos pueden comparar las mediciones realizadas en instalaciones como el LHC con las predicciones basadas en el Modelo Estándar para probar rigurosamente la teoría. A pesar de que sabemos que el Modelo Estándar está incompleto, en más de 50 años de pruebas cada vez más rigurosas, los físicos de partículas aún no han encontrado una grieta en la teoría, hasta ahora, potencialmente.

Nuestra medición, aceptada para su publicación en Physical Review Letters, muestra una tensión de cuatro desviaciones estándar respecto a las expectativas del Modelo Estándar. En términos del mundo real, esto significa que, después de considerar las incertidumbres de los resultados experimentales y de las predicciones teóricas, solo hay una probabilidad de 1 en 16,000 de que ocurra una fluctuación aleatoria en los datos tan extrema si el Modelo Estándar es correcto. Aunque esto no alcanza el estándar de oro de la ciencia (lo que se conoce como cinco sigma, o cinco desviaciones estándar, aproximadamente una probabilidad de 1 en 1.7 millones), la evidencia comienza a acumularse.

Añadiendo a esta narrativa convincente están los resultados de un experimento independiente del LHC, CMS, que se publicaron a principios de 2025. Aunque los resultados de CMS no son tan precisos como los de LHCb, concuerdan bien, fortaleciendo el caso. Nuestros nuevos resultados se han encontrado en un estudio de un tipo particular de proceso, conocido como desintegración de pingüino electrodébil. El término "pingüino" se refiere a un tipo específico de desintegración (transformación) de partículas de corta duración. En este caso, estudiamos cómo el mesón B se desintegra en otras cuatro partículas subatómicas: un kaón, un pión y dos muones. Con un poco de imaginación, se puede visualizar la disposición de las partículas involucradas como si pareciera un pingüino. Crucialmente, las mediciones de esta desintegración nos permiten estudiar cómo un tipo de partícula fundamental, un quark belleza, puede transformarse en otro, el quark extraño.

Esta desintegración de pingüino es increíblemente rara en el Modelo Estándar: por cada millón de mesones B, solo uno se desintegrará de esta manera. Hemos analizado cuidadosamente los ángulos y energías a los que se producen estas partículas en la desintegración, y determinado con precisión con qué frecuencia ocurre el proceso. Encontramos que nuestras mediciones de estas cantidades no concuerdan con las predicciones del Modelo Estándar.

Las investigaciones precisas de desintegraciones como esta son uno de los objetivos principales del experimento LHCb, y lo han sido desde