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Precisión de récord para la masa del electrón

Un equipo alemán reduce en 13 veces la incertidumbre de un parámetro fundamental responsable de la estructura y propiedades de átomos y moléculas

Un complejo experimento realizado por unos investigadores en Alemania ha dado como resultado una precisión nunca alcanzada hasta ahora en la medición de la masa del electrón, la partícula elemental que rodea el núcleo formando los átomos. El valor de la masa del electrón es uno de los parámetros mejor conocido en la física de partículas. Pero un equipo alemán ha logrado mejorar en un factor 13 la medida de dicha masa respecto al valor aceptado hasta ahora por el Comité de Datos de Ciencia y Tecnología (CODATA), que estaba determinado, desde 2010, con una incertidumbre de tan solo cuatro diezmilmillonésimas, recalcan en su artículo.

Obviamente es una incertidumbre minúscula y da una idea de la asombrosa precisión experimental que se puede alcanzar en ciencia. Sven Sturn, del Instituto Max Planck, y sus colegas han medido un valor para la masa atómica del electrón de 0,000548579909067 de unidad de masa atómica, definida como un doceavo de la masa del átomo de carbono 12, explica la revista Nature donde se da a conocer esta semana el resultado.

Pero la importancia del experimento no se limita a añadir más y más decimales en ese valor de la masa de la partícula en cuestión. “Un nuevo valor de la masa atómica del electrón es un eslabón en una cadena de medidas que permitirá poner a prueba el Modelo Estándar de física de partículas con una precisión superior a una parte por billón”, señala Nature. Dicho Modelo Estándar, que tan popular se ha hecho con la entrada de su más reciente y definitivo integrante, el bosón de Higgs descubierto en el CERN hace un par de años, describe las partículas elementales y las fuerzas de interacción entre ellas. Y entre las constantes fundamentales del Modelo Estándar que le confieren su poder predictivo “destaca la masa del electrón, responsable de la estructura y propiedades de átomos y moléculas”, señalan Sturm y sus colegas. Por ello, recuerdan, determinar su valor con precisión ha sido un empeño continuo de los físicos en las últimas décadas.

Pero, además, Edmund G.Myers, de la Universidad del Estado del Florida, apunta que, partiendo de la base de que tanto los cálculos teóricos como las medidas experimentales sean correctas, “cualquier diferencia entre unos y otras puede apuntar hacia una física más allá del Modelo Estándar”, es decir, hacia fenómenos ignotos e inexplicables con el sólido marco teórico actual, pero que permitirían abarcar niveles más profundos de conocimiento acerca de cómo es y cómo funciona la naturaleza.

El equipo del Instituto de Física Nuclear del Max Planck, en Heidelberg, ya veterano en este tipo de investigaciones, señala Myers, ha obtenido el nuevo valor de alta precisión de la masa atómica del electrón midiendo una de estas partículas elementales enlazada a un ion de referencia (un núcleo de átomo de carbono) de masa atómica conocida y aplicando cálculos teóricos avanzados en el análisis de los datos. Han utilizado lo que se denomina trampa de Penning, que permite almacenar partículas cargadas con una combinación de campos magnético y eléctrico.