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El bosón de Higgs no es el único misterio que motiva el trabajo de los expertos del mundo en Física de partículas. En Chile, una investigación pretende aportar nueva información para explicar la fenomenología de la mencionada partícula, además de ahondar en la Materia Oscura y los Neutrinos.

Explicar el correcto mecanismo matemático que permite que las partículas existentes tengan una masa bien definida (Bosón de Higgs),  descubrir el origen de la masa de los denominados Neutrinos y la naturaleza del exceso de una materia no convencional que abunda en el universo (Materia Oscura).

Estos son los ambiciosos objetivos de una investigación liderada por el Académico del Departamento de Física de la Universidad Santa María, Maximiliano Rivera, quien junto a un grupo de expertos nacionales e internacionales buscan aportar con nuevos datos y hallazgos que permitan aclarar los misterios que aun desvelan a los científicos del mundo.

Considerando lo anterior, el proyecto “Fenomenología de Neutrinos en Extensiones del Modelo Estándar”, iniciativa financiada por Fondecyt, pretende construir una extensión del Modelo Estandar de Física de Partículas que resuelva simultáneamente los tres problemas antes mencionados introduciendo el mínimo grado de libertad posible en la teoría. Así, se atacará el problema de manera unificada, es decir, sectores del modelo que aparentemente están desconectados, se manifiestan como consecuencia de un mecanismo teórico común y sencillo.

Se trata de un trabajo teórico en el que “se partirá estudiando aspectos formales del nuevo Modelo, para luego pasar al estudio de las propiedades de éste”, afirma Rivera. La idea es proponer ciertos canales de busqueda que permitan a los científicos que trabajan en física experimental determinar la veracidad del modelo propuesto, que tiene consecuencias en los tres fenómenos antes mencionados.

El desafío no es solo desde el punto de vista formal sino de los resultados que entrega, así “en el futuro la idea es que estos sean contrastados con los experimentos que se realizan en laboratorios como el CERN (Suiza) o Fermilab (EE.UU)”, indica Maximiliano Rivera, quien ya ha realizado investigaciones previas desarrollando modelos para determinar la masa de neutrinos y una explicación del denominado Bosón de Higgs. El desafío ahora es crear un modelo único que además de explicar estos dos puntos, involucre materia oscura de manera unificada.

El científico lidera el equipo de investigación conformado por el profesor Jeff Forshaw de la Universidad de Manchester; los profesores Douglas Ross y Andrew Akeroyd, de la Universidad de Southampton; el candidato a Doctor de la PUC, Nicolás Rojas; y dos futuros estudiantes del Plan de Maestría del Departamento de Física de la Universidad Santa María, Juan Carlos Calvo y Miguel Arratia.

Afirma que poder realizar este proyecto es sumamente satisfactorio ya que “uno como científico se forma para contribuir al conocimiento desde su disiplina y eso es lo que se pretende hacer en este proyecto”. Sin embargo, asume que cualquier resultado en este ámbito de la ciencia repercutirá en el mediano plazo, “pues las predicciones deben validarse contrastando con observaciones experimentales, las que requieren de mucho análisis post toma de datos”.

Modelo Estándar de Física de Partículas

En las últimas décadas, el Modelo Estándar de Física de Partículas ha sido comprobado empíricamente de manera muy exitosa. Los experimentos LEP del laboratorio CERN (Suiza) y Tevatron del laboratorio Fermilab (EE.UU), entre otros, han revelado y comprobado la estructura interna del modelo con precisión, en particular aquellas relacionadas con interacciones electrodébiles.

Sin embargo, “aun cuando el éxito de este modelo nos ha permitido entender la mayoría de los fenómenos que ocurren a esas escalas de energías y, en consecuencia, entender mejor la naturaleza, desafortunadamente no explica todos los fenómenos de física de partículas, en especial los que motivan este trabajo”, afirma Maximiliano Rivera.