El CERN halla pruebas de la existencia del zeptoverso, el mundo más pequeño jamás detectado

Es miles de millones de veces más pequeño que lo más pequeño que podamos imaginar. Pensemos, por ejemplo, en un átomo. Su tamaño típico ronda una diezmilmillonésima de metro, es decir, unos 0,0000000001 metros (10⁻¹⁰). Parece diminuto, pero dentro de él todavía hay ... un mundo entero por descubrir.

En el centro del átomo, de hecho, está el núcleo, formado por protones y neutrones. Un protón tiene un radio de apenas 0,00000000000000084 metros (8,4 × 10⁻¹⁶ metros). Y todavía podemos bajar mucho más. Los electrones que giran alrededor del núcleo, por su parte, se consideran partículas elementales: hasta ahora no se ha observado que tengan estructura interna ni se les ha podido asignar un tamaño definido.

Pero hay una unidad de medida que deja todas estas dimensiones en el terreno de lo gigantesco: el zeptómetro. Y es que un zeptómetro equivale a una billonésima parte de una milmillonésima de metro, o lo que es lo mismo, 10⁻²¹ metros.

Pongámoslo en perspectiva. Imaginemos que ampliamos un átomo hasta convertirlo en algo de un kilómetro de diámetro. En esa misma escala, un protón mediría aproximadamente 1,7 centímetros. Un zeptómetro, en cambio, se reduciría a unos diez nanómetros. Es decir, millones de veces menos que el protón y cien mil millones de veces menos que el átomo original. Es una dimensión que escapa por completo a nuestra intuición.

Un universo infinitamente pequeño

Pues bien, los físicos han bautizado como 'zeptoverso' al territorio de la naturaleza que se mueve en torno a esas dimensiones extremas. No es un universo paralelo, ni tampoco un lugar que podamos fotografiar. Es una forma de referirse a una escala todavía inexplorada, en la que podrían manifestarse partículas y fuerzas que hasta ahora han estado fuera de nuestro alcance.

¿Y por qué esto interesa tanto a la ciencia? Porque el Modelo Estándar, la teoría que describe con extraordinaria precisión las partículas elementales y sus interacciones, tiene importantes lagunas. No explica, por ejemplo, qué es la materia oscura, que es aproximadamente cinco veces más abundante que toda la materia ordinaria del Universo, ni tampoco aclara por qué después del Big Bang sobrevivió tanta materia y prácticamente desapareció toda la antimateria.

La esperanza es que, al investigar procesos extremadamente raros y en territorios aún inexplorados, los científicos logren descubrir señales de nuevas partículas. Algunas podrían ser demasiado pesadas para producirlas directamente en un acelerador, pero dejarían su huella en el comportamiento de otras partículas conocidas. Es como intentar descubrir la naturaleza de una criatura misteriosa basándose únicamente en los ruidos que hace al otro lado de una puerta cerrada.

Y es precisamente esa puerta la que un grupo internacional de físicos asegura haber empezado a entreabrir.

Una desintegración que llevaba 42 años resistiéndose

La noticia se hizo pública hace apenas unos días, el 3 de noviembre, en el CERN, el gran Laboratorio Europeo de Física de Partículas, cerca de Ginebra. Allí, un equipo internacional dirigido por investigadores británicos ha obtenido la primera evidencia, en un único experimento, de una de las desintegraciones más raras jamás estudiadas: la transformación de una partícula denominada mesón B⁰ en dos muones, uno positivo y otro negativo. El hallazgo, que aún no ha sido revisado por pares, puede consultarse ya en el servidor de prepublicaciones arXiv.

El resultado procede del experimento LHCb, uno de los cuatro instalados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). La búsqueda comenzó en 1984, cuando el experimento CLEO, en Estados Unidos, intentó detectar por primera vez este esquivo proceso. Desde entonces, más de cuatro décadas de avances tecnológicos y análisis cada vez más precisos han sido necesarios para acercarse a él.

La materia oscura y otros misterios sobre el inicio del Universo podrían haber estado todo este tiempo escondidos en la escala inexplorada del zeptoverso

El protagonista es un mesón B⁰, una partícula subatómica que forma parte de un grupo de partículas apodadas 'belleza', todas ávidamente buscadas en los grandes experimentos internacionales como el detector LHCb (cuya 'b' minúscula significa justamente belleza) del CERN, porque podrían explicar grandes misterios, como el de la ausencia de antimateria y abrir las puertas hacia una nueva física.

«Lo que encontramos en estos últimos resultados -explica Harry Cliff, de la Universidad de Cambridge y director del análisis- es una desintegración increíblemente rara. Este proceso solo ocurre para una de cada diez mil millones de partículas belleza, por lo que es increíblemente difícil de encontrar. Los físicos llevan buscando este raro tipo de desintegración desde 1984, es decir, desde antes de que yo naciera».

El mesón B⁰, formado por un antiquark 'fondo' y un quark 'abajo' (hay seis tipos o 'sabores' de quarks: arriba, abajo, encanto, extraño cima y fondo) es inestable: apenas sobrevive alrededor de una billonésima y media de segundo antes de desintegrarse.

Pero lo extraordinario no es eso, sino lo que sucede en una pequeñísima fracción de esas desintegraciones. En ellas, en efecto, y en lugar de transformarse en otras partículas más habituales, el mesón desaparece y da lugar a dos muones, que son parientes más pesados del electrón: tienen la misma carga eléctrica, pero una masa unas 207 veces mayor.

La probabilidad de que ocurra este proceso es extraordinariamente pequeña. Según las predicciones del Modelo Estándar, en efecto, eso solo sucede aproximadamente una vez por cada diez mil millones de mesones B⁰. Es decir, que para encontrarlo hay que separar una señal minúscula de un océano de sucesos mucho más frecuentes, lo que equivale a intentar distinguir el zumbido de un solo mosquito en mitad de un estruendoso concierto de rock.

Cuando lo invisible deja huella

Pero aquí es donde radica el verdadero interés del hallazgo. En el Modelo Estándar, esta desintegración no puede producirse mediante una interacción sencilla, sino que requiere una complicada secuencia de procesos cuánticos, en los que intervienen partículas como los bosones W y los quarks cima. Es lo que los físicos llaman una 'transición de corriente neutra' que cambia el 'sabor' del quark, un fenómeno especialmente difícil de producir.

El resultado alcanza 3,2 sigmas al combinar los nuevos datos con los anteriores, pero todavía no llega a las cinco sigmas necesarias para anunciar un descubrimiento

Esa dificultad, sin embargo, en este caso supone una ventaja, porque en el caso de que existieran otras partículas desconocidas, podrían intervenir en esas interacciones y modificar la probabilidad de que el mesón se desintegre de esta manera. Entre las posibilidades teóricas figuran nuevos bosones de Higgs, partículas Z' o los llamados 'leptoquarks'.

Además, ni siquiera haría falta que esas partículas aparezcan directamente en el detector. Su influencia podría manifestarse, por ejemplo, como una pequeña alteración en el número de desintegraciones observadas. De ahí que estos procesos sean considerados como auténticas 'ventanas' hacia una física que podría estar más allá del Modelo Estándar. El propio estudio señala que este tipo de mediciones puede explorar escalas de energía de hasta 100 teraelectronvoltios, muy superiores al alcance directo del LHC.

Una señal entre miles de millones

El éxito solo ha sido posible gracias a la última actualización del experimento LHCb. Al combinar una enorme cantidad de nuevos datos recogidos entre 2024 y 2025 con la información histórica obtenida entre 2011 y 2018, y gracias al uso de potentes redes de Inteligencia Artificial y aprendizaje automático, los casi 20 científicos de Reino Unido, Alemania, Italia, España y Países Bajos lograron por fin aislar la codiciada señal.

El hallazgo alcanza un nivel de significación estadística de 3,2 sigmas, lo que en física de partículas significa cruzar oficialmente el umbral aceptado para hablar de una evidencia científica real de un nuevo fenómeno, aunque aún quede camino para las famosas cinco sigmas que confirmarían un descubrimiento absoluto.

«Ver pruebas claras de esta desintegración tan rara por primera vez ha sido emocionante --confiesa Cliff-. Ahora estamos llamando a la puerta del zeptoverso. No puedo esperar a ver qué encontramos a medida que exploremos más a fondo». Ahora, los investigadores confían en la siguiente gran actualización del colisionador prevista para mediados de la década de 2030, que promete multiplicar por diez la recopilación de datos.

Sombras sobre el futuro

Pero no todo son luces en esta investigación. A pesar del abrumador liderazgo del Reino Unido en este proyecto, el año pasado el UKRI, la agencia gubernamental de investigación británica, anunció el retiro de su aportación económica de 200 millones de dólares para esa misma futura actualización del LHC. Una decisión política que pone contra las cuerdas la primacía de la ciencia británica. Tim Gershon, líder de la colaboración del LHCb, ha sido claro en su advertencia: «Reino Unido corre el riesgo de no participar y de no volover arealizar descubrimientos realmente importantes».

Pero la vida sigua, y mientras la burocracia se aclara, bajo la superficie de la frontera franco-suiza, el ser humano acaba de forzar la cerradura de la puerta más diminuta jamás imaginada. El zeptoverso nos espera.