El pasado 10 de agosto se hizo público un artículo que está dando mucho que hablar. Eran los resultados de un experimento realizado en el Laboratorio Nacional Fermi (conocido como Fermilab), uno de los más prestigiosos de Estados Unidos, que había estudiado el magnetismo de los muones (partículas elementales similares a los electrones pero 200 veces más pesadas). Muchos medios se hicieron eco de la noticia asegurando que el estudio abría la puerta a que existiera una quinta fuerza fundamental. Pero es bastante más complejo que eso. 

Por partes. El magnetismo de los muones puede calcularse tanto de manera teórica como de manera experimental. Pero los resultados del experimento de Fermilab no coinciden con el cálculo teórico que se había hecho. Algo falla, y de momento parece que la teoría podría haber pasado algo por alto. Y es que en realidad el nuevo estudio de Fermilab apunta en la misma dirección que otros que se hicieron en el pasado. Pero ha logrado algo muy importante: reducir la incertidumbre. Es decir, que confirman los resultados y reducen la posibilidad de errores. 

Aún así, el siguiente paso es ratificar que la discrepancia entre la teoría y la experimentación es real. Y eso pasa por varias cosas. "En el lado experimental se espera que los resultados de Fermilab reduzcan aún más la incertidumbre en 2025. Y en Japón hay un nuevo laboratorio que va a calcular lo mismo utilizando un experimento totalmente diferente. En cambio, en el lado teórico, la situación es un poquito más complicada, porque hay mucha incertidumbre en los cálculos", asegura Jacobo Ruiz, físico teórico y doctor por la Universidad Complutense de Madrid.

"El experimento del Fermilab ha dejado claro que la medida experimental
del magnetismo de los muones parece que está muy bien controlada, porque coincide con los resultados anteriores. Tiene una consistencia muy fuerte. Y todo indica que están haciendo un trabajo extraordinario", explica Gregorio Herdoiza, físico teórico y profesor de la Universidad Autónoma de Madrid. "Estos resultados ponen mucha presión en el lado teórico, porque tenemos que lograr consolidar nuestros cálculos y reducir la incertidumbre al mismo nivel que ellos para poder hacer una comparación robusta y ver si hay o no discrepancia entre la teoría y la experimentación", añade.

Como se ha visto, aún hay muchos problemas que resolver. Pero, ¿qué sucedería si finalmente se demuestra que los cálculos de Fermilab son correctos y la teoría y la experimentación difieren? Como explica Herdoiza, la interpretación sería que la teoría está incompleta. Y que hay algo que el modelo teórico estándar actual ha pasado por alto que explicaría esa discrepancia. Y sí, podría ser una nueva fuerza fundamental. Pero es una opción de tantas. Por ejemplo, podría descubrirse que todo se debe a una nueva partícula desconocida hasta ahora.

Pero no bastaría con demostrar que los cálculos no coinciden. La diferencia tendría que ser muy grande. Lo explica Ignazio Scimemi, Director del Instituto de Física de Partículas y del Cosmos (IPARCOS): "En física para decir que has descubierto algo hay que establecer que lo antiguo respecto a lo nuevo se desvía en una cantidad determinada, que nosotros llamamos cinco sigmas. Si la desviación es realmente esa, en efecto, los cálculos podrían ser el resultado de una quinta fuerza, porque es tanta la desviación que las fuerzas normales no lo pueden predecir. Pero si la desviación no es tanta la teoría que ya conocemos podría seguir siendo válida".

Las cuatro fuerzas fundamentales

"Toda la histórica de la física ha sido una búsqueda, una investigación sobre las fuerzas de la naturaleza. O si quieres, sobre la naturaleza misma", comenta Scimemi. Y añade: "A partir de los años 70 la gente está buscando la existencia de una quinta fuerza, más allá de la gravitacional, la electromagnética, la nuclear fuerte y la nuclear débil, que son las que conocemos. Se han hecho muchísimas hipótesis de supersimetría, de teoría de cuerdas, de nuevas dimensiones y de cosas aún más extrañas. Pero de momento son sólo hipótesis. Así que si realmente existe una quinta fuerza podría llevar años o décadas establecerla".

Según relata el experto, esa quinta fuerza podría actuar más bien como un principio único para unir a todas las fuerzas que conocemos. Es decir, que podría ser el "ingrediente" que nos falta para dar un paso más en nuestra comprensión de la naturaleza: "Por ejemplo, una quinta fuerza podría darnos trazas de fenómenos que estamos observando y que no sabemos muy bien como explicar, como la materia oscura y la energía oscura que tenemos en el universo. Pero de nuevo hay que decir que todo esto está por comprobar".

En esto coinciden todos los expertos consultados. Aunque hablar de una nueva fuerza fundamental es muy jugoso, es aún muy prematuro hacerlo. Incluso después de los resultados de Fermilab. Lo explica Herdoiza: "No lo entendí muy bien. Vi un par de artículos en la prensa británica que hablaban de la quinta fuerza y me sorprendió, porque me parece que no es el momento aún. Me encantaría que lo fuera, pero no lo es. La confirmación de la discrepancia puede significar la existencia de una nueva fuerza fundamental. Pero hay muchas opciones que podrían explicarlo. Una nueva fuerza no es la única opción".

"Lo de la quinta fuerza salió en todos los periódicos, pero es una forma no muy precisa de hablar. Hay bastantes incertidumbres. Si se confirman los cálculos lo único que significarían es que hay una tensión entre lo que dice la teoría y experimento. Pero de ahí a decir que existe una nueva fuerza… Puede ser que exista una partícula más pesada que hasta ahora no hemos descubierto y que está interactuando en la desintegración de los muones, jugando un pequeño papel que hasta ahora no habíamos visto", detalla Ruiz.

Ya es mucho suponer. Pero pongamos por caso que, efectivamente, se confirma que esa quinta fuerza es real. ¿Se abriría la puerta a la existencia de una sexta, una séptima o una octava? "No necesariamente. Depende de qué tipo de fuerza fuera la quinta y de cuál fuera su naturaleza. Podría ser el final de la historia o no. Pero no se puede asegurar nada ahora, está todo muy lejos aún", afirma Scimemi.

No obstante, el director del IPARCOS se muestra convencido de que el resultado de Fermilab es un "avance": "Cuando hay cosas que no entendemos se crea siempre un ambiente de adrenalina y de excitación. Y es interesante porque se generan discusiones y se hace divulgación como la que estamos haciendo ahora. Y anima a que la gente trabaje sobre este tema. Desde la parte experimental, estoy contento de esta medida. Han hecho un trabajo fenomenal. Y ahora espero que algún otro experimento confirme los cálculos desde el punto de vista teórico. Veo que la gente se está animando mucho, y espero ver resultados en los próximos años, aunque es muy difícil".