La doma del muón indomable: los físicos amplían los límites de lo posible

Científicos del Complejo de Aceleradores de Protones de Japón (J-PARC) han logrado por primera vez en la historia acelerar muones , esas partículas enigmáticas que hasta ahora se consideraban prácticamente incontrolables.

Los muones son similares a los electrones, pero su masa es 200 veces mayor. La principal dificultad en el trabajo con ellos radica en su extremadamente corto tiempo de vida: apenas dos microsegundos, tras lo cual se desintegran en un electrón y dos tipos de neutrinos. Además, los muones se mueven constantemente en diferentes direcciones y a distintas velocidades, lo que los convierte en objetos extremadamente difíciles de formar en un haz estrecho de alta intensidad.

Los investigadores desarrollaron un método innovador para resolver este problema. Dirigieron un haz de antimuones (muones con carga positiva) controlado con precisión hacia un aerogel de dióxido de silicio, que actuaba como aislante térmico. Al colisionar los antimuones con electrones en el aerogel, se formaron átomos de muonio, partículas efímeras compuestas de un muon y un electrón.

En la siguiente etapa, el equipo utilizó un rayo láser para eliminar los electrones de los átomos de muonio. Como resultado, el muonio volvía a convertirse en antimuones, que eran inmediatamente congelados para garantizar su inmovilidad.

Luego, los físicos aplicaron un campo eléctrico con una energía de entre 5.7 y 100 kilos-electrón-voltios para acelerar los muones positivos inmóviles. Como resultado, las partículas alcanzaron una velocidad equivalente al cuatro por ciento de la velocidad de la luz, es decir, aproximadamente 12 millones de metros por segundo. Nadie había logrado tal resultado antes.

El líder de la investigación, Shusei Kamioka, compartió los planes futuros del equipo: para 2028, los científicos planean desarrollar una tecnología que permita acelerar los muones hasta el 94% de la velocidad de la luz.

El éxito de los físicos japoneses abre el camino hacia la creación de colisionadores de muones, aceleradores de partículas de nueva generación. Estas instalaciones no solo permitirán descubrir nuevas partículas, sino que también encontrarán aplicaciones en la medicina y ayudarán a profundizar nuestra comprensión de las leyes fundamentales que rigen el universo.