En un estudio innovador realizado en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), la colaboración CMS ha examinado el comportamiento de los quarks top en relación con la teoría de la relatividad especial de Einstein. Esta investigación, reportada el 23 de enero de 2025, confirma que los principios fundamentales de la relatividad se mantienen intactos, incluso en condiciones extremas.
El concepto central de esta investigación es la simetría de Lorentz, que afirma que los resultados experimentales no se ven afectados por la orientación o la velocidad del experimento. Si bien la relatividad especial ha demostrado ser robusta a lo largo del tiempo, algunos marcos teóricos, en particular ciertos modelos de teoría de cuerdas, sugieren que a energías muy altas, los principios de la relatividad podrían descomponerse, llevando a efectos observables según la orientación del experimento.
La investigación de la colaboración CMS se centró en los quarks top, las partículas elementales más pesadas conocidas. Al analizar pares de estos quarks producidos en colisiones de protones, el equipo buscó identificar variaciones en las tasas de producción que pudieran indicar una ruptura de la simetría de Lorentz. Dada la rotación de la Tierra, la dirección de los haces de protones y la dirección promedio de los quarks top cambiarían a lo largo del día. Una tasa de producción constante implicaría que la simetría de Lorentz es válida.
Los hallazgos de la segunda carrera del LHC no muestran desviaciones, apoyando la validez de la teoría de Einstein. Esta investigación ha establecido nuevos límites sobre la magnitud potencial de los parámetros que indicarían una ruptura de la simetría, mejorando los resultados anteriores hasta en un factor de 100.
Estos resultados allanan el camino para futuras exploraciones de la simetría de Lorentz utilizando datos de la tercera carrera del LHC. Además, abren caminos para investigar otras partículas pesadas, incluido el bosón de Higgs y los bosones W y Z, que solo pueden estudiarse en el LHC. Las implicaciones de estos descubrimientos podrían mejorar significativamente nuestra comprensión de la física fundamental y de los principios subyacentes del universo.