Una propiedad eléctrica buscada durante décadas en el muón sigue siendo invisible, pero los físicos han reducido aún más el margen en el que podría ocultarse.
El muón es una partícula similar al electrón, pero aproximadamente 207 veces más masiva y muy inestable. Los investigadores estudian, entre otras cosas, cómo podría estar distribuida su carga eléctrica. Si esta distribución fuera ligeramente asimétrica, el muón tendría lo que los físicos llaman un momento dipolar eléctrico permanente.
El anillo de almacenamiento magnético g -2 de Fermilab tiene una geometría que permite establecer un campo magnético muy uniforme en el interior del anillo.
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En la práctica, esta propiedad haría que la orientación del muón reaccionara a un campo eléctrico de una manera muy precisa. Según el modelo estándar de la física de partículas, el efecto esperado es extremadamente débil. Por tanto, un valor medible con los experimentos actuales indicaría la existencia de un fenómeno que aún no contempla esta teoría.
La colaboración Muon g-2 buscó este efecto con datos registrados en Fermilab en 2019 y 2020. Muones positivos circulaban por un anillo sometido a un campo magnético. Cuando se desintegran, producen, entre otras partículas, positrones. Su trayectoria permite obtener información sobre la orientación del muón justo antes de su desaparición.
Por ello, los detectores midieron el ángulo vertical medio de estos positrones. Un momento dipolar eléctrico permanente habría añadido una pequeña oscilación característica a este movimiento. El análisis no muestra una señal de ese tipo. El valor medido sigue siendo compatible con cero, teniendo en cuenta las incertidumbres estadísticas y experimentales.
Los investigadores establecen ahora un límite directo de 1,10 × 10-19 e·cm, con un nivel de confianza del 95 %.
El anterior mejor límite directo, publicado en 2009 a partir del experimento de Brookhaven, era de 1,80 × 10-19 e·cm. Por tanto, el nuevo análisis reduce el intervalo aún permitido. Sin embargo, no demuestra que el momento dipolar del muón sea exactamente cero: solo indica que debe ser inferior a la sensibilidad alcanzada en este estudio.
El estudio abarca únicamente una parte de los datos de Muon g-2, los obtenidos entre 2019 y 2020. Los análisis futuros podrán aprovechar otros periodos de funcionamiento y métodos perfeccionados. Por ahora, la publicación está disponible en forma de prepublicación en arXiv.