Extrañamente, estos átomos parecen tener diferentes masas dependiendo de cómo se midan

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Cuando se trata de entender el universo, una propiedad crucial de las cosas, sea lo que sea que sea, es su masa.

Los bloques de construcción de nuestro mundo, cosas como los elementos o partículas subatómicas, tienen masas bastante consistentes.

Un equipo de física continúa encontrando una extraña discrepancia en las masas de algunas partículas básicas de las que quizás haya oído hablar.

Investigadores de la Universidad Estatal de Florida, Tallahassee han estado midiendo cómo las masas de unas pocas especies de hidrógeno y helio se comparan entre sí.

Sus resultados más recientes no se alinean con los valores tomados de la literatura científica.

Y estas medidas podrían tener algunas implicaciones para un experimento diferente, que está tratando de descubrir la masa de otra partícula, el electrón antineutrino.

Los físicos saben que los neutrinos y sus antipartículas, llamados antineutrinos, tienen masa. Ellos no saben lo que son esas masas.

El experimento KArlsruhe TRItium Neutrino (KATRIN) en Alemania consiste en intentar medir la masa de una partícula llamada electrón antineutrino observando la desintegración radiactiva del tritio, un átomo de hidrógeno con dos neutrones y un protón.

El tritio pierde un electrón y un electrón antineutrino a través de la desintegración beta, convirtiéndose en helio-3, un átomo con un neutrón y dos protones.

Una pieza útil de datos para ayudar a verificar los resultados del experimento KATRIN es la energía liberada por el tritio durante esta descomposición, explicó a Gizmodo Edmund Myers, Profesor de Investigación y Distinguished University Scholar en el Departamento de Física de la Universidad Estatal de Florida, Tallahassee.

Él y su equipo previamente realizaron mediciones tratando de determinar la diferencia de masa entre el tritio y el helio-3, usando una proporción de sus comportamientos en una especie de trampa de partículas magnéticas, llamada trampa Penning.

Resultó difícil medir la diferencia directamente, por lo que midieron la masa de ambos contra un intermediario: hidrógeno-deuterido o hidrógeno con un único protón unido a un deuterón, un núcleo que contiene un protón y un neutrón.

Poco después de publicar sus primeros resultados, otro equipo de la Universidad de Washington midió la masa de helio-3 y deuterio con un método diferente.

Hubo una inconsistencia entre los resultados del enfoque de la trampa Penning del equipo de Meyer y los valores individuales del equipo de la Universidad de Washington combinados con los de otras investigaciones.

Mediciones más precisas de la masa del protón también han sido publicadas desde un equipo alemán con científicos afiliados a KATRIN. Esto redujo, pero no eliminó, la discrepancia.

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Su equipo realizó las mediciones una vez más después de hacer algunos ajustes a su aparato.

Su nuevo resultado, publicado la semana pasada en Physical Review A, concuerda con su primera medición, y sigue siendo inconsistente con las masas de las partículas individuales reunidas por el equipo de la Universidad de Washington y el equipo alemán.

Pero, ¿qué significa todo esto, que las masas de estas partículas, cuando se calculan en función de la proporción de sus comportamientos en un experimento, difieren de sus masas individuales combinadas?

Alan Poon, físico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, le dijo a Gizmodo que estas medidas ayudan a la sensibilidad de KATRIN a medir la masa de neutrinos y pueden entrar en su análisis, aunque se usarán otros métodos para determinar la diferencia de masa entre tritio y helio-3.

Diana Parno, física de Carnegie Mellon involucrada en el mantenimiento, operación y caracterización del sistema detector de KATRIN principal, estuvo de acuerdo con Poon.

También dijo que, hablando como una no experta en medición de precisión, “estas mediciones son bastante interesantes para nuestra comprensión de la estructura nuclear, y estoy observando esto con interés”.

Los expertos en el campo de la medición de precisión también están interesados en estos resultados.

“El trabajo es valioso para la redefinición de las unidades del SI basadas en constantes fundamentales”, le dijo a Jun Gizmodo Jun Ye de la JILA en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Colorado.

Señaló que el documento hizo una suposición razonable basada en la naturaleza del hidrógeno-deuterido, pero que un control directo de esa suposición “podría valer la pena”.

Myers no hizo ningún comentario sobre los resultados de los otros equipos, y minimizó la importancia de sus resultados para la redefinición de las unidades del SI.

Le dijo a Gizmodo en un correo electrónico que “FSU tiene cierta confianza en los resultados de FSU porque, como se afirma en el documento, se realizaron importantes mejoras en el experimento y obtuvimos el mismo resultado en 2017 que en 2015.”

Podría haber algunos problemas sistemáticos pasados por alto, dijo.

La gente pasa muchas veces comprobando y volviendo a comprobar estas mediciones cuidadosamente, “¡y aun así no sabemos si tenemos razón!”

Fuente: Gizmodo