Gran descubrimiento: La masa del diminuto electrón se mide con mayor precisión

Los científicos han realizado la medición más precisa hasta ahora de la masa atómica del electrón.

"Se trata de una mejora técnica importante", afirmó Edmund Myers, físico de la Universidad Estatal de Florida, autor de un artículo adjunto de News & Views publicado el miércoles en la revista Nature, donde se detalla la nueva medición. "Han mejorado la precisión en un factor de 13". El nuevo valor es ligeramente inferior al mejor valor anterior, aunque no por una cantidad significativa.

La nueva medición podría utilizarse algún día en experimentos para poner a prueba el Modelo Estándar, la teoría física imperante que describe las diminutas partículas que componen el universo.

Pero antes de que el nuevo valor pueda utilizarse para poner a prueba la teoría física básica, es necesario medir con mayor precisión otras constantes fundamentales, dijo Myers. [Los 9 mayores misterios sin resolver de la física].

Masa del electrón
La masa del electrón es uno de los pocos parámetros clave que rigen la estructura y las propiedades de los átomos, pero como el electrón es tan diminuto, medir con precisión su masa atómica ha sido difícil. Hasta ahora, la medición más precisa ha sido la adoptada por el Comité de Datos para la Ciencia y la Tecnología, en 2006.

Para mejorar este valor, Sven Sturm, físico del Instituto Max Planck de Física Nuclear de Alemania, y sus colegas unieron un electrón a un núcleo de carbono desnudo, que tiene una masa ya conocida. El resultado fue un núcleo o ion de carbono cargado. A continuación, fijaron el electrón enlazado utilizando campos eléctricos y magnéticos.

El equipo desarrolló una técnica para medir el ion cuando estaba casi en reposo, lo que limita la incertidumbre del sistema, dijo Sturm en un correo electrónico.

El momento angular intrínseco de los electrones, o espín, actúa como pequeñas barras magnéticas que, cuando se exponen a un campo magnético, giran alrededor del eje del campo. Combinando la información sobre el núcleo de carbono con la frecuencia a la que gira el espín del electrón en presencia de un campo magnético, el equipo dedujo la masa del electrón con más precisión que nunca, dijo Sturm en un correo electrónico.

Poner a prueba elModelo Estándar
La medición exquisitamente precisa podría allanar el camino para futuras pruebas del Modelo Estándar, que tiene una extraordinaria capacidad predictiva pero no puede explicar muchos fenómenos, como la existencia de la gravedad, la prevalencia de la materia y la energía oscuras y la cantidad de antimateria en el universo.

Una teoría es que el Modelo Estándar es una buena aproximación cuando hay campos eléctricos bajos, pero no en presencia de campos eléctricos extremos. En ese caso, una forma de poner a prueba el Modelo Estándar sería utilizar un ion muy cargado y los campos eléctricos más intensos disponibles para revelar potencialmente física desconocida, dijo Sturm.

Sin embargo, la masa atómica de un electrón es sólo un parámetro necesario para calcular otro valor, conocido como constante de estructura fina, dijo Myers. Eso, a su vez, podría permitir a los físicos obtener mediciones más precisas del momento magnético del electrón. Sólo entonces los científicos podrán realmente poner a prueba el Modelo Estándar, dijo.

Pero los investigadores afirman que ya están trabajando en la elaboración de nuevos experimentos.

"Actualmente estamos preparando un experimento de nueva generación para probar el Modelo Estándar en iones pesados muy cargados, que será extremadamente sensible a la física más allá del Modelo Estándar", dijo Sturm. "La masa del electrón será un parámetro de entrada clave para estos experimentos".

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