UNA VENTANA AL MUNDO DE LA PASIÓN CIENTÍFICA

El puzzle del Modelo Estándar


Texto escrito por Cristina Bosó Martínez

Nos encanta romper cosas. Destrozarlas. Darle un tortazo a algo grande y obtener trozos más pequeños da hasta gustito. Y si, además, dentro había algo que no esperábamos, ni os cuento: le volveremos a dar para ver si hay alguna sorpresa más. Y haciendo esto uno llega a preguntarse, ¿llegaremos a alguna parte? ¿Encontraremos algo que no podamos romper, que no esté constituido por nada más?

Este es uno de los trabajos de los físicos de partículas: indagar en la materia que nos forma, profundizar en ella y ver si se puede encontrar ese “algo” fundamental, que en adelante llamaremos partícula. Esto se hace de dos maneras: los físicos teóricos hacen sus cálculos para averiguar qué características deberían tener esas partículas para que encajen en el puzzle que forma nuestro mundo. Por otro lado, los físicos experimentales intentan encontrarlas mediante observaciones. Y sus métodos se basan precisamente en eso: hacer chocar cosas a suficiente velocidad y mirar qué había dentro. Como se ha dicho muchas veces, es como pegarle un martillazo a un reloj para ver su mecanismo; es un método un poco bestia, pero efectivo.

Esta teoría se desarrolló durante los años setenta, y después de muchos años de investigación y experimentación parece que sí: hemos conseguido trazar un pequeño mapa de las partículas elementales que componen todo lo que nos rodea y cómo interaccionan entre ellas, y a ese mapa se le llama Modelo Estándar.

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Tomemos como ejemplo algo que tengamos a mano. O mejor, tomemos nuestra mano. Nuestra mano está formada por células. Estas células están constituidas por moléculas, que a su vez son conjuntos de átomos. Como casi todo el mundo sabe, un átomo está formado por un núcleo central y un mogollón de electrones dando vueltas alrededor.

Si miramos bien esos electrones veremos que son muy pequeñitos, y que no están formados por nada más. ¡Hurra! Ya tenemos una pieza de nuestro puzzle de partículas (el cuadradito verde, abajo a la izquierda). Nos centramos ahora en el núcleo, que está formado por protones y neutrones, y hacemos lo mismo de antes. Lo miramos bien de cerca y… ¡hay algo dentro! Resulta que los protones y neutrones aun se pueden “romper”, y dentro del huevo Kinder encontramos combinaciones de 3 partículas, que llamaremos quarks. Estos quarks son elementales, así que serán fichas de nuestro puzzle de partículas (los cuadraditos morados). Haciendo esto para toda la materia conseguimos completar el puzzle de partículas.

Ahora solo falta saber cómo interactúan entre ellas, cómo se “molestan” cuando están cerca. En la Naturaleza existen un total de cuatro fuerzas, y las partículas se ven más o menos afectadas por ellas según sus características: fuerza gravitatoria, electromagnética, fuerza débil y fuerte. Estas fuerzas afectan a la materia gracias al intercambio de unas partículas llamadas mediadoras de fuerza. Y, ¡oh, sorpresa!, no están formadas por nada más que ellas mismas, así que pueden acabar de completar nuestro puzzle (cajitas rojas).

Cada una de estas partículas elementales tiene características diferentes que las hacen únicas: masa, carga eléctrica, espín… y diferentes combinaciones de ellas darán lugar a un sinfín de partículas compuestas. Este puzzle, por supuesto, no es perfecto. Sus fichas encajan bastante bien, pero aun tiene pequeños huecos que llenar y fichas que perfeccionar.

Ahora es cuando decís, ¡menudo lío! Esto es como intentar aclararse con los personajes de Juego de Tronos o El Señor de los Anillos, que son muchos y todo el mundo es hijo de alguien. Así que vamos a hacer como en los test de Facebook ¿Qué personaje serías en tal serie?, pero en versión física de partículas. Este es un esquema que publicó Sean Carroll, profesor en el Caltech, en su libro La partícula al final del universo, que hemos traducido al castellano.

Esquema castellano

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