A veces los mejores descubrimientos son los que no buscabas

¿Alguna vez has ido al supermercado por leche y has vuelto a casa con el carrito lleno de cosas que no estaban en tu lista? Pues algo así acaba de pasarle a un equipo de físicos del Thomas Jefferson National Accelerator Facility, pero a escala subatómica.

Estaban empeñados en encontrar una partícula exótica llamada Y(2175), un misterio que intriga a los científicos desde 2006. Lo que encontraron fueron dos estructuras completamente nuevas. Y la verdad, puede que sea incluso más interesante que lo que buscaban originalmente.

"Buscábamos un candidato XYZ confirmado con un haz de fotones, pero en cambio encontramos dos estructuras distintas", explicó Malte Albrecht, científico del Jefferson Lab. "Es información nueva."

Y no sé tú, pero "información nueva" en física suele significar "acabamos de abrir una puerta a algo increíble."

¿Qué son los estados XYZ?

Aquí es donde la cosa se pone rara de verdad. Seguramente recuerdas que los átomos están formados por protones, neutrones y electrones. Y que protones y neutrones se componen de partículas aún más pequeñas: los quarks. Fácil, ¿no?

Bueno, resulta que el universo decidió complicarlo todo.

Hay partículas que simplemente no encajan en lo que creíamos entender. Son los estados XYZ, una familia de partículas subatómicas que parecen seguir sus propias reglas. No son los pares quark-antiquark típicos (los mesones). Tampoco son las combinaciones de tres quarks (como protones y neutrones). Parecen ser algo completamente diferente.

Quizás son partículas "híbridas" con gluones excitados (los que mantienen unidos a los quarks). Quizás son "tetraquarks", configuraciones de cuatro quarks que parecen sacadas de una novela de ciencia ficción. O quizás son algo que ni siquiera hemos imaginado todavía.

"Uno de mis colaboradores lo comparó con los años 50", dijo Frank Nerling, físico del proyecto. "Entonces los investigadores de pronto descubrieron todo un 'zoo' de partículas. Ahora estamos viendo algo similar: un zoo de estados exóticos."

El misterio del Y(2175)

Hablemos del Y(2175) en concreto. Detectado por primera vez en 2006 por el experimento BaBar en SLAC, esta partícula ha sido un rompecabezas durante casi dos décadas.

¿Qué tiene de extraño? Para empezar, vive en la "región del strangeonium", básicamente el vecindario de partículas que contienen quarks extraños. Pero el Y(2175) actúa un poco... raro. Sus propiedades cuánticas no coinciden con lo que esperaríamos de un par quark-antiquark normal.

El problema es que cada vez que los científicos lo encontraban, usaban el mismo método: chocar electrones y positrones (sus gemelos de antimateria). Es como si solo encontraras un certo pájaro en un bosque específico. Empiezas a preguntarte si simplemente estás pasando por alto dónde más podría vivir.

Eso cambió con el experimento GlueX en Jefferson Lab.

Mirar de otra manera

Esto es lo que hace genuinamente interesante este descubrimiento: los investigadores usaron un haz de fotones disparando contra un blanco de protones. Compáralo con las colisiones de electrones-positrones que habían sido hasta ahora la única forma de ver el Y(2175).

Piénsalo así: imagínate que solo has encontrado tréboles de cuatro hojas en prados soleados. Y entonces alguien decide mirar en el suelo sombreado del bosque y encuentra no solo más tréboles, sino dos tipos completamente nuevos que nadie sabía que existían.

Básicamente, eso es lo que pasó aquí.

"Entramos en una nueva era", señaló Nerling. Y tiene razón. Después de décadas en que el Modelo Estándar nos dio respuestas bastante claras sobre el comportamiento de las partículas, de pronto nos encontramos nadando en partículas exóticas que no quieren encajar en nuestras categorías.

¿Por qué debería importarte?

Pregunta justa. La mayoría de nosotros no somos físicos de partículas, y las probabilidades de que esto afecte directamente a tu martes son bastante bajas.

Pero aquí está por qué importa: estamos aprendiendo más sobre cómo funciona la realidad en su nivel más básico. La fuerza nuclear fuerte —una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza— es la que mantiene unidos a los quarks para formar todo lo que vemos. Estos estados XYZ exóticos son básicamente la fuerza fuerte presumiendo, creando estructuras que no esperábamos.

Cada vez que descubrimos algo que desafía nuestros modelos, tenemos que preguntarnos: ¿Nuestra comprensión está incompleta? ¿O es que el universo es más creativo de lo que pensábamos?

Con estos resultados, yo apostaría por lo segundo.

La búsqueda continúa

¿Y ahora qué? Los investigadores necesitarán confirmar estas dos estructuras nuevas y descubrir exactamente qué son. ¿Son híbridos? ¿Tetraquarks? ¿Algo completamente diferente?

La buena noticia es que tener múltiples métodos de detección (haz de fotones y colisiones de electrones-positrones) significa que los científicos pueden comparar notas y construir una imagen más completa. Es como tener múltiples testigos del mismo evento misterioso: cuanto más perspectivas, más clara es la historia.

Y francamente, me encanta que estos físicos tropezaran con algo inesperado. La ciencia rara vez sigue una línea recta de la pregunta a la respuesta. Los mejores descubrimientos suelen llegar cuando mantienes los ojos abiertos cuando el universo te sorprende.

Malte Albrecht lo dijo perfectamente: "Es información nueva."

Información nueva, indeed. Y en un campo donde constantemente nos recuerdan cuánto nos queda por entender, eso se siente como un muy buen punto de partida.