Ciencia Kanija

Los antiguos filósofos pensaban que en agua, la tierra, el viento y el fuego eran los elementos básicos del cosmos, pero el estudio de lo pequeño ha ido creciendo desde entonces. Los físicos continúan dividiendo el universo conocido en partículas para describir todo, desde el magnetismo a lo que forma los átomos y cómo se mantienen estables. Las sorprendentes similitudes en el mundo de la mecánica cuántica, conforme se conocen el estudio de las partículas y sus fuerzas, ha llevado a una de las preguntas más importantes de la ciencia moderna: ¿Existe una única teoría que pueda describirlo todo?

“Comprendemos mucho sobre el inicio del universo desde los primeros energéticos microsegundos, pero antes de eso nuestra física colapsa”, dijo Mark Jackson, físico teórico del Fermilab en Batavia, Illinois. “Pero en esos primeros momentos es donde pasaron cosas realmente interesantes”.

Si se puede diseñar una teoría que resista las increíbles energías de los inicios del universo además de incorporar la gravedad, dijo Jackson, entonces podría hacerse realidad una teoría universal de la física.

Frustración estándar

El “modelo estándar” de la física ve las partículas como puntos infinitesimales, algunos de los cuales portan fuerzas básicas. A pesar del hecho de que falla al incluir la gravedad y se vuelve un galimatías a altas energías, esta teoría es la mejor herramienta de los científicos para explicar la física.

“Escucharás a la gente afirmar lo bueno que es el modelo estándar”, dijo Michael Turner, cosmólogo de la Universidad de Chicago. “Es un modelo incompleto, y aún así no podemos encontrar fallos en él”.

Turner explicó que el descubrimiento de una partícula que induce la masa, llamada el bosón de Higgs, permanece como la gran prueba para el modelo estándar. Si se descubre, la pesada partícula demostraría definitivamente que las propiedades como el electromagnetismo y la radioactividad son realmente facetas distintas de la misma fuerza.

“Este es el milagro que nos permite combinarlas a todas”, dijo Turner del Higgs, que puede encontrarse algún día en las colisiones de aceleradores de partículas que “rebobinan” la materia a las intensas energías de los inicios del universo.

Encordando la gravedad

La tenacidad del modelo estándar ha sido demasiado para algunos físicos, sin embargo, llevando a nuevas teorías que incluyen la gravedad y funcionan a energías extremadamente altas.

Al vez la más popular de ellas sea la Teoría de Cuerdas, la cual describe las partículas como cuerdas de energía vibrantes en distintas “frecuencias”. Para explicar la naturaleza de las partículas puntuales, la Teoría de Cuerdas sostiene que las cuerdas están enrolladas en 10 u 11 dimensiones – seis o siete más de las que actualmente vemos.

La idea es parecida a ver un edificio desde muy lejos. A grandes distancias parece un punto, pero cuando nos acercamos, parece plano y finalmente una estructura tridimensional. Envueltas dentro del edificio están las dimensiones extra que se hacen cada vez más pequeñas: tuberías y codos y grietas en las tuberías, los espacios entre los codos y las grietas etc.

La incapacidad hasta el momento de la Teoría de Cuerdas de probar estas 11 diminutas dimensiones es un obstáculo para muchos, pero Jackson cree que algunas cuerdas podrían haberse estirado a lo largo del universo en “supercuerdas – unas lo bastante grandes como para detectarlas hoy en el espacio.

A pesar de la falta de pruebas actual, Jackson confía en que la Teoría de Cuerdas se sobrepondrá a la tormenta.

“Es difícil imaginar que el universo tenga dos conjuntos distintos de reglas para la física. ¿Cuando se enciende una y se apaga la otra? “, razona Jackson. “Sabemos que existe la mecánica cuántica y la gravedad, por lo que parece que debería haber una teoría general. Apostaría mi carrera a que esta es la Teoría de Cuerdas”.

Búsqueda supersimétrica

El cosmólogo del Fermilab, Scott Dodelson, también encuentra lógica una teoría unificada, pero no cree que se requiera un gran cambio sobre el modelo estándar para llegar a una.

“Básicamente hay dos aproximaciones; una es de arriba-abajo, que es tomando datos y uniendo piezas de una teoría para hacerla más elegante”, dijo Scott Dodelson. “La otra aproximación es de arriba-abajo, comenzando con una teoría elegante y trabajando con ella hacia abajo con los datos. Mis fichas están en la gente del abajo-arriba que quieren bajar y mancharse las manos con los datos”.

En cualquier caso, los físicos, teóricos y cosmólogos están esperando igualmente a experimentos como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Europa entren en funcionamiento. Esperan encontrar no sólo en bosón de Higgs en los restos de las partículas en colisión, sino también partículas “súper-compañeras” que Dodelson describió como los primos ocultos pesados de los más familiares electrones, neutrinos y demás.

“Son demasiado pesados para haber estado tan lejanos”, dijo Dodelson, añadiendo que las intensas energías como las de la máquina LHC pueden ser suficientes para obligarlos a “saltar” de las partículas en colisión. Si es así, el misterio de la materia oscura (gran parte de la masa perdida del universo) podría resolverse además de crear un modelo estándar de la física más formidable.

“Finalmente podremos quitar la “capa” de la materia oscura t detectar partículas súper-simétricas en el laboratorio”, dijo Dodelson. “Esto introduciría una clase completamente nueva de partículas y crearía un nuevo modelo estándar”.

Esta entrada fue escrita el Miércoles, 22 de agosto de 2007 a las 7:14 am y archivada en Fí­sica. Puedes seguir cualquier respuesta a esta entrada a través del feed RSS 2.0. Puedes dejar una respuesta, o trackback desde tu propio sitio web.