El CERN halla indicios de una desintegración clave para el zeptoverso

Los científicos del CERN han encontrado indicios de una de las desintegraciones de partículas más raras conocidas, un fenómeno que podría abrir nuevas posibilidades para estudiar el zeptoverso, una escala de la realidad situada aproximadamente 100.000 millones de veces por debajo del tamaño de un átomo. El resultado, presentado el 3 de noviembre de 2026, supone un avance en una investigación que comenzó hace más de cuatro décadas.

El hallazgo procede del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), situado en la frontera entre Francia y Suiza. Los investigadores han identificado señales de una transformación subatómica que, según las predicciones teóricas, ocurre aproximadamente una vez por cada 10.000 millones de partículas de un tipo determinado. Su importancia no reside únicamente en lo difícil que resulta detectarla: estudiar este proceso podría revelar la influencia de partículas todavía desconocidas.

El experimento, desarrollado por la colaboración internacional LHCb, ofrece una nueva herramienta para investigar los límites de la física conocida. Entre los grandes interrogantes que podrían beneficiarse de estas investigaciones figuran la composición de la materia oscura y las diferencias entre materia y antimateria que ayudan a explicar la existencia del universo actual.

Conviene precisar algo fundamental. Los científicos no han descubierto un universo oculto ni nuevas partículas. Han obtenido evidencias de un fenómeno extremadamente infrecuente cuyo comportamiento, por el momento, coincide con las predicciones del modelo estándar de la física de partículas.

Una desintegración tan rara que llevaba 42 años buscándose

La investigación se centra en una partícula denominada mesón B⁰, también conocida como mesón Bd. Está formada por un quark belleza, o quark fondo, y un antiquark de tipo abajo. Estos componentes pertenecen a la familia de partículas fundamentales que constituyen la materia.

Los quarks belleza son mucho más pesados que los quarks presentes en los protones y neutrones habituales. Se producen en grandes cantidades durante las colisiones de alta energía del LHC, pero las partículas que los contienen tienen una existencia extraordinariamente breve, del orden de 1,5 billonésimas de segundo, antes de desintegrarse.

Los físicos llevan desde 1984 buscando pruebas concluyentes de una transformación especialmente improbable: la desaparición de un mesón B⁰ para dar lugar a dos partículas llamadas muones, concretamente un muón y su antipartícula.

Dos muones que pueden revelar una física desconocida

Los muones son partículas elementales similares a los electrones, aunque unas 207 veces más pesadas. Aparecen en numerosos procesos de física de altas energías y pueden detectarse mediante instrumentos especializados.

En la transformación investigada, el quark belleza y el antiquark del mesón se aniquilan mediante interacciones cuánticas que terminan produciendo un muón y un antimuón.

El modelo estándar predice que esta desintegración debe ocurrir aproximadamente una vez por cada 10.000 millones de mesones B⁰. La dificultad de identificarla es considerable: entre cantidades gigantescas de acontecimientos registrados por los detectores, los investigadores tienen que distinguir una señal excepcionalmente débil.

En 2015, un análisis conjunto de los experimentos LHCb y CMS había encontrado indicios de este proceso. Sin embargo, las mediciones posteriores no consiguieron confirmarlos. El nuevo trabajo representa la primera vez que un único experimento alcanza por sí solo el nivel estadístico necesario para hablar de evidencia.

Qué es el zeptoverso y qué tamaño tiene

El término zeptoverso designa una escala extraordinariamente pequeña en la que podrían manifestarse efectos de partículas e interacciones que todavía no conocemos. No se refiere a un universo paralelo, una dimensión adicional demostrada o un territorio físico separado del nuestro.

Su nombre procede del zeptómetro, una unidad equivalente a 10⁻²¹ metros. Dicho de otra manera, un zeptómetro es una miltrillonésima parte de un metro.

Para comprender su magnitud basta una comparación: un átomo típico mide alrededor de una diezmilmillonésima de metro, lo que equivale aproximadamente a 100.000 millones de zeptómetros.

El Gran Colisionador de Hadrones permite investigar directamente distancias de alrededor de cien zeptómetros. Sin embargo, las mediciones extremadamente precisas de ciertos fenómenos cuánticos pueden ofrecer información indirecta sobre procesos relacionados con escalas todavía menores.

Esta distinción es importante. Los investigadores no han observado directamente objetos de un zeptómetro ni han obtenido imágenes de ese mundo diminuto. Lo que intentan es reconocer sus posibles efectos en el comportamiento de partículas conocidas.

La física cuántica permite que partículas demasiado pesadas para producirse directamente en un acelerador influyan en determinadas interacciones. Esas contribuciones podrían modificar ligeramente la frecuencia con la que se producen algunas desintegraciones.

Así, una desviación minúscula respecto a las predicciones teóricas podría convertirse en una pista sobre la existencia de fenómenos que los instrumentos actuales no pueden observar de forma directa.

El resultado alcanza 3,2 sigma, pero todavía no es un descubrimiento

La colaboración LHCb ha conseguido identificar la señal gracias a las mejoras introducidas en sus detectores y al análisis de una cantidad enorme de datos.

Los registros obtenidos durante 2024 y 2025 se combinaron con los recogidos entre 2011 y 2018. Los investigadores también utilizaron técnicas de aprendizaje automático para separar las posibles desintegraciones buscadas del abundante ruido generado por otros procesos.

La modernización del detector, que comenzó a recoger datos con sus nuevas capacidades en 2024, permitió multiplicar hasta por cinco la velocidad de adquisición respecto a su funcionamiento anterior.

El resultado combinado alcanzó una significación estadística de 3,2 sigma. En física de partículas, superar tres sigma permite hablar de evidencia de un fenómeno, pero la comunidad científica exige habitualmente cinco sigma para considerar que se ha observado con suficiente solidez.

La diferencia no es un simple formalismo. En investigaciones anteriores, señales inicialmente prometedoras terminaron debilitándose cuando se incorporaron más datos.

El nuevo análisis, presentado el 3 de noviembre y remitido para publicación científica, todavía no había superado entonces la revisión por pares.

También hay otro dato relevante: la frecuencia medida es compatible con el modelo estándar. Por tanto, el experimento no demuestra una anomalía ni obliga a modificar las teorías físicas existentes.

Lo que sí permite es comprobar esas teorías con mayor precisión y reducir el margen disponible para determinadas hipótesis sobre partículas desconocidas.

La materia oscura y los secretos del origen del universo

Una de las grandes razones para investigar estos procesos es la posibilidad de encontrar indicios de fenómenos relacionados con la materia oscura.

Las observaciones astronómicas indican que aproximadamente el 85 % de la materia del universo es materia oscura, cuya naturaleza todavía se desconoce. Los científicos pueden estudiar sus efectos gravitatorios sobre galaxias y otras estructuras cósmicas, pero no han identificado de manera concluyente las partículas que la componen.

Algunas teorías proponen que existen partículas todavía desconocidas que podrían interactuar con la materia ordinaria mediante mecanismos difíciles de detectar.

Si alguna de esas partículas influye en las desintegraciones de los mesones B⁰, podría alterar su frecuencia respecto a la prevista por el modelo estándar.

No obstante, el resultado del CERN no constituye una detección de materia oscura. La posible relación depende de modelos teóricos que tendrán que contrastarse con nuevas observaciones.

Otro problema fundamental es el origen del desequilibrio entre materia y antimateria. Las teorías actuales no explican por completo por qué el universo observable está dominado por la materia, pese a que los procesos del universo primitivo debieron producir ambas en cantidades muy similares.

Los experimentos con partículas que contienen quarks belleza son especialmente interesantes para investigar diferencias entre el comportamiento de la materia y la antimateria. La desintegración anunciada no resuelve ese problema, pero forma parte de un programa científico más amplio destinado a comprobar hasta dónde llegan nuestras explicaciones actuales.

Harry Cliff, investigador de la Universidad de Cambridge y uno de los responsables del análisis, considera que estos resultados acercan a los físicos a la exploración del zeptoverso. La expectativa es que unas mediciones cada vez más precisas permitan reconocer posibles efectos que hasta el momento han permanecido ocultos.

Nuevos detectores para investigar lo que todavía no podemos observar

El siguiente objetivo de LHCb será reunir suficientes datos para confirmar la desintegración con una significación de cinco sigma y medir su frecuencia con menor incertidumbre.

La actualización prevista del Gran Colisionador de Hadrones, conocida como High-Luminosity LHC, comenzará una nueva etapa de funcionamiento alrededor de 2030. Por su parte, una modernización adicional del experimento LHCb, prevista para mediados de la década de 2030, podría aumentar considerablemente su capacidad para registrar acontecimientos poco frecuentes.

Con muchos más datos, los investigadores podrán buscar diferencias cada vez menores entre las mediciones experimentales y las predicciones teóricas.

El análisis presentado también ha permitido mejorar las mediciones de otra desintegración rara, la del mesón B⁰s en dos muones, observada anteriormente. Sus resultados tampoco muestran discrepancias significativas con el modelo estándar.

Esa precisión puede parecer menos espectacular que anunciar una nueva partícula, pero tiene un valor científico considerable. Cada resultado compatible con las teorías actuales limita las alternativas posibles y ayuda a orientar las futuras investigaciones.

El zeptoverso abre una nueva etapa en la física de partículas

El avance del CERN llega después de 42 años de búsqueda y demuestra hasta qué punto la investigación de lo extraordinariamente pequeño depende de la precisión de los instrumentos.

La primera evidencia obtenida por un solo experimento de la desintegración del mesón B⁰ en dos muones constituye un resultado relevante, aunque todavía pendiente de confirmación definitiva.

El zeptoverso sigue siendo una frontera por explorar. No sabemos si las futuras mediciones revelarán partículas desconocidas, fuerzas adicionales o simplemente confirmarán que el modelo estándar continúa describiendo correctamente fenómenos cada vez más difíciles de observar.

Por ahora, el hallazgo ha conseguido algo concreto: transformar un proceso cuya existencia se había perseguido durante décadas en una señal experimental suficientemente sólida para investigarla con una precisión creciente. Y en esa búsqueda, una diferencia de apenas unas pocas partículas podría resultar decisiva para comprender mejor las leyes fundamentales del universo.