Participa Cinvestav en iniciativa que determina el momento magnético del muon

Gabriel López Castro y Pablo Roig Garcés

Un grupo internacional de más de un centenar de físicos, entre los que figuran investigadores, estudiantes y graduados del Cinvestav, participaron en una publicación que ayudará a comprender y estudiar las propiedades e interacciones de una partícula elemental llamada muon, lo que ayuda a esclarecer una de las preguntas que desde hace un cuarto de siglo cuestionaba la vigencia del Modelo Estándar de interacciones fundamentales.

El grupo del Cinvestav que participó en la publicación del artículo ‘The anomalous magnetic moment of the muon in the Standard Model: an update’ https://arxiv.org/pdf/2505.21476, coordinada por la Iniciativa Teórica Muon g-2, colaboró para obtener las predicciones más precisas del valor del momento magnético anómalo del muon, previo a que se dieran a conocer los resultados finales https://arxiv.org/pdf/2506.03069 del experimento realizado en las instalaciones del Laboratorio Nacional Fermi (Fermilab), en Estados Unidos.

“Antes del anuncio del experimento de Fermilab y del artículo mencionado sobre el muon, hubo una gran expectativa respecto a si existía una discrepancia entre la teoría y el experimento ya que, en caso de confirmarse, nos indicaría que hay nuevas partículas o nuevas interacciones fundamentales que hasta ahora no conocíamos. Sin embargo, ambos resultados eliminan cualquier discrepancia y no dan indicaciones de la existencia de nuevas partículas”, explicó Gabriel López Castro, uno de investigadores que participó en la iniciativa.

El momento magnético de un muon es descrito mediante el factor giromagnético g, el cual valdría dos, pero al interactuar constantemente con otras partículas mediante sus fluctuaciones cuánticas, su valor cambia (lo cual se cuantifica en el valor g-2), de modo que ya no gira sincronizado con su velocidad, sino un poco más rápido. A esta corrección se la conoce como momento magnético anómalo y, hasta antes de los resultados presentados, su valor difería de lo predicho por la teoría estándar.

De acuerdo con Pablo Roig Garcés, otro de los investigadores del Departamento de Física del Cinvestav participante de esta iniciativa, para estudiar ese comportamiento fue necesario considerar la teoría cuántica de campos, ya que la teoría clásica predice g=2 exactamente. Sin embargo, al comprobar el acuerdo extremo entre los cálculos teóricos y el experimento, es posible determinar que los conceptos y las partículas descritas en el Modelo Estándar son correctos y aún debe considerarse como un modelo exitoso (con neutrinos masivos).

Ilustración: momento magnético anómalo del muon

Desde hace más de dos décadas, explicó Roig Garcés, el grupo del Departamento de Física del Cinvestav ha realizado importantes predicciones dentro del Modelo Estándar, una de ellas fue las correcciones radiativas a las desintegraciones del tau (otro tipo de leptón, como el electrón y el muon), misma que ha servido de base para la predicción del momento anómalo magnético del muon.

“De hecho, nuestros cálculos usando datos del leptón tau, realizados en colaboración con investigadores de la Universidad de París-Sur en Orsay, de la Academia China de Ciencias y de la Universidad Autónoma de Barcelona, fueron de los primeros que mostraban una concordancia entre la teoría estándar y los resultados experimentales. Esta fue una de las razones por las que fuimos invitados a colaborar en esta publicación (‘The anomalous magnetic moment of the muon in the Standard Model: an update’)”, señaló Gabriel López Castro.

La participación del Cinvestav en este tipo de publicaciones, consideradas referentes en el estudio del Modelo Estándar, reafirma a la institución dentro de la élite de la investigación en física de altas energías, y cobra mayor relevancia el hecho que entre los colaboradores estén involucrados estudiantes de maestría y doctorado, quienes también han publicado diferentes artículos científicos -fruto de sus tesis- usados en esta publicación, lo que pone de manifiesto la excelencia en la formación de recursos humanos que ofrece el Centro.

Además de Pablo Roig y Gabriel López Castro, por parte del Departamento de Física del Cinvestav participaron los estudiantes Emilio José Estrada González (artículo de su tesis destacado en la publicación), Juan Manuel Márquez Morales y Diego Portillo Sánchez, así como otros tres graduados del Centro que laboran en otras instituciones.