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Engañosa perfección

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en General    ~    Comentarios Comments (1)

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 Resultado de imagen de El ajuste fino del Modelo EstándarResultado de imagen de El ajuste fino del Modelo Estándar

El modelo estándar es una poderosa herramienta pero no cumple todas las expectativas; no es un modelo perfecto. En primer lugar, podríamos empezar por criticar que el modelo tiene casi veinte constantes que no se pueden calcular. Desde luego, se han sugerido numerosas ideas para explicar el origen de todos estos parámetros o números inexplicables y sus valores, pero el problema de todas estas teorías es que los argumentos que dan nunca han sido enteramente convincentes. ¿Por qué se iba a preocupar la naturaleza de una fórmula mágica si en ausencia de tal fórmula no hubiera contradicciones? Lo que realmente necesitamos es algún principio fundamental nuevo, tal como el principio de la relatividad, pero no queremos abandonar todos los demás principios que ya conocemos. Ésos, después de todo, han sido enormemente útiles en el descubrimiento del modelo estándar. El mejor lugar para buscar un nuevo principio es precisamente donde se encuentran los puntos débiles de la presente teoría.

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Una regla universal en la física de partículas es que para partículas con energías cada vez mayores, los efectos de las colisiones están determinados por estructuras cada vez más pequeñas en el espacio y en el tiempo.

Resultado de imagen de La cuantica y las estructuras más pequeñasResultado de imagen de Partículas  WIMP’s teoría de la Fisica

El modelo estándar es una construcción matemática que predice sin ambigüedad cómo debe ser el mundo de las estructuras aún más pequeñas. Pero existen varias razones para sospechar que sus predicciones pueden, finalmente (cuando podamos emplear más energía en un nivel más alto), resultar equivocadas.

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Vistas a través del microscopio, las constantes de la naturaleza parecen estar cuidadosamente ajustadas sin ninguna otra razón aparente que hacer que las partículas parezcan lo que son. Hay algo muy erróneo aquí. Desde un punto de vista matemático no hay nada que objetar, pero la credibilidad del modelo estándar se desploma cuando se mira a escalas de tiempo y longitud extremadamente pequeñas, o lo que es lo mismo, si calculamos lo que pasaría cuando las partículas colisionan con energías extremadamente altas. ¿Y por qué debería ser el modelo válido hasta aquí?

Resultado de imagen de El LHC y las colisiones

Podrían existir muchas clases de partículas súper pesadas que no han nacido porque se necesitan energías aún inalcanzables. ¿Dónde está la partícula de Higgs? ¿Cómo se esconde de nosotros el gravitón?

Resultado de imagen de Ajuste de las constantes de la naturalezaResultado de imagen de Ajuste de las constantes de la naturaleza

Si deseamos evitar la necesidad de un delicado ajuste de las constantes de la naturaleza, creamos un nuevo problema: ¿Cómo podemos modificar el modelo estándar de tal manera que el ajuste fino no sea necesario? Está claro que las modificaciones son necesarias, lo que implica que muy probablemente haya un límite más allá del cual el modelo tal como está deja de ser válido. El modelo estándar no será nada más que una aproximación matemática que hemos sido capaces de crear, de forma que todos los fenómenos que hemos observado hasta el presente están reflejados en él, pero cada vez que se pone en marcha un aparato más poderoso, tenemos que estar dispuestos a admitir que puedan ser necesarias algunas modificaciones del modelo para incluir nuevos datos que antes ignorábamos.

Más allá del modelo estándar habrá otras respuestas para preguntas que, en este momento, no sabemos ni plantear.

Resultado de imagen de Suspendida construcción del super-colisionador superconductorResultado de imagen de Suspendida construcción del super-colisionador superconductor

Quedó abandonado con miles de dolores enterrados

El gobierno de Estados Unidos, después de llevar gastados miles de millones de dólares, suspendió la construcción del supercolisionador superconductor de partículas asestando un duro golpe a la física de altas energías, y se esfumó la oportunidad para obtener nuevos datos de vital importancia para el avance de este modelo, que de momento es lo mejor que tenemos.

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Resultado de imagen de Partículas  WIMP’s teoría de la Fisica

Se han estado inventando nuevas ideas, como la supersimetría y el technicolor. Los astrofísicos estarán interesados en tales ideas porque predicen una gran cantidad de nuevas partículas superpesadas, y también varios tipos de partículas que interaccionan ultradébilmente, los technipiones. Éstas podrían ser las WIMP’s (Weakly Interacting Massive Particles, o Partículas Masivas Débilmente Interactivas) que pueblan los huecos entre las galaxias, y serían así las responsables de la masa perdida que los astrofísicos siguen buscando y llaman materia oscura.

Paul Dirac se sintió muy incómodo cuando en 1931 dedujo, a partir de su ecuación del electrón, que debería existir una partícula con carga eléctrica opuesta. Esa partícula no había sido descubierta y le daba reparo perturbar la paz reinante en la comunidad científica con una idea tan revolucionaria, así que disfrazó un poco la noticia: “Quizá esta partícula cargada positivamente, tan extraña, sea simplemente el protón”, sugirió. Cuando poco después se identificó la auténtica antipartícula del electrón (el positrón) se sorprendió tanto que exclamó: “¡Mi ecuación es más inteligente que su inventor!”. Este último comentario es para poner un ejemplo de cómo los físicos trabajan y buscan caminos matemáticos mediante ecuaciones de las que, en cualquier momento (si están bien planteadas), surgen nuevas ideas y descubrimientos que ni se podían pensar. Así pasó también con las ecuaciones de Einstein de la relatividad general, donde Schwarzschild dedujo la existencia de los agujeros negros.

Resultado de imagen de Big Bang

Se piensa que al principio del comienzo del tiempo, cuando surgió el Big Bang, las energías eran tan altas que allí reinaba la simetría total; sólo había una sola fuerza que todo lo englobaba. Más tarde, a medida que el universo se fue expandiendo y enfriando, surgieron las cuatro fuerzas que ahora conocemos y que todo lo rigen.

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Tenemos los medios, en los super-colisionadores de partículas, para viajar comenzando por 1.000 MeV, hasta finalizar en cerca de 1019 MeV, que corresponde a una escala de longitudes de aproximadamente 10-30 cm. Howard Georgi, Helen Quinn y Steven Weinberg descubrieron que ésta es la región donde las tres constantes de acoplamiento gauge se hacen iguales (U(1), SU(2) y SU(3)); resultan ser lo mismo. ¿Es una coincidencia que las tres se hagan iguales simultáneamente? ¿Es también una coincidencia que esto suceda precisamente en esa escala de longitud? Faltan sólo tres ceros más para alcanzar un punto de retorno que ya comentaremos. Howard Georgi y Sheldon Glashow descubrieron un modelo genuinamente unificado en el dominio de energías de 1019 MeV tal que, cuando se regresa de allí, espontáneamente surgen las tres fuerzas gauge tal como las conocemos. De hecho, ellos encontraron el modelo; la fórmula sería SU(5), que significa que el multiplote más pequeño debe tener cinco miembros.

Tamaño de Resultado de imágenes de EL Físico G. Glashow.: 216 x 160. Fuente: www.elmundo.es

El boson X predicho por Georgi-Glashow daría lugar a transiciones a través de masa que deben estar en la región de 1019 MeV. Una peculiaridad de este bosón X es que puede transformar los quarks en leptones e incluso en anti-quarks.

Y, a todo esto, ¿dónde está esa energía oculta? ¿Y donde la materia? Podemos suponer que la primera materia que se creo en el Universo fue la que llamamos “Materia Oscura” (mejor sería llamarla invisible), ya que, de no ser así, difícil sería explicar cómo se pudieron formar las primeras estrellas y galaxias de nuestro Universo, ¿dónde está el origen de la fuerza de Gravedad lo hizo posible, sino en esa materia escondida?

¡Lo dicho! Necesitamos saber, y, deseo que de una vez por todas, se cumpla lo que dejó dicho Hilbert en su tumba de Gotinga (Alemania).

¡Que sea pronto!

emilio silvera

 

  1. 1
    Emilio Silvera
    el 8 de mayo del 2021 a las 16:39

    Familias de Leptones y Quarks (que en tripletes forman los Hadrones), que todos son Fermiones, y, por otra parte, las llamadas partículas de fuerza, los Bosones que son las emisarias de las cuatro fuerzas fundamentales, ese es, el Modelo Estándar de la Física de partículas, al que no le podemos negar una gran importancia como herramienta de los Físicos para poder manejarse dentro de ese “universo” cuántico de lo muy pequeño, donde suceden cosas que, no siempre podemos comprender, y, es entonces, cuanto teorizamos y conjeturamos sobre lo que podría ser.

    Dentro del Modelo metieron una veintena de parámetros aleatorios (metidos con calzador) para que las cuentas cuadrasen. Uno de estos parámetros, el Bosón de Higgs, parece que ha sido hallado dando con ello un pasito hacia adelante. Sin embargo, quedan diecinueve que tenemos que encontrar y hacer buenos para que el Modelo sea completamente aceptado considerándolo, entonces sí, cerca de lo perfecto.

    Ya sabemos que en todo, la perfección es muy escasa, ocurre con la belleza en la que siempre encontramos un detalle de imperfección que, no siempre, estropea la obra, e, incluso, alguna que otra vez, hasta la hace más simpática, precisamente por esa singularidad.

    No son pocas las teorías de Física que, a medida que el Tiempo transcurre y se van desvelando nuevos conocimientos, se tienen que ir refinando, ya que, en su primera construcción algo “grosera”, no expresaba de manera exacta, lo que la Naturaleza nos quería decir y que no había sido captado por el Teórico de turno que, incluso años más tarde, era rectificado por el Físico experimentador.

    Con todos esos fallos, y, a su pesar, no podemos negar los avances tan importantes que hemos dado en el conocimiento de la materia y sus componentes, en la energía que está acumulada en la masa que conforma todo objeto presente en el Universo y que, gracias a la Relatividad General, hemos podido todos, comprender, mucho mejor, acerca de lo muy grande (galaxias -por ejemplo-), y partículas elementales que, al juntarse y formar los átomos permiten que estos, a su vez, puedan construir moléculas, células, sustancias y cuerpos.

    Al final del camino, hemos llegado a saber que todo, sin excepción, está formado por Quarks y Leptones, desde la leche que tomamos en el desayuno hasta una estrella, y, también… ¡Nosotros mismos!

    ¡Qué bonito es saber sobre donde estamos, lo que nos rodea, y, también, sobre esas regiones inalcanzables que, situadas a cientos, miles, millones o miles de millones de años luz, contienen las mismas cosas que en la nuestra!

    Eso nos puede llevar a pensar que, el Universo es igual en todas partes por muy lejos que estén, y, siendo así (que lo es), también en otros mundos pueden, ahora mismo, estar algún Ser inteligente escribiendo sobre estos mismos secretos que, desde hace mucho, queremos desvelar.

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