CIENCIA › LA COMPRENSIóN DE FENóMENOS “DE FONDO” EN LA NATURALEZA

El camino hacia el modelo standard

 Por L. M y A. P.

Somos el producto de una asimetría: cuando el Universo era apenas un recién nacido, muy, pero muy poco tiempo después del Big Bang, los quarks y los antiquarks se aniquilaron masivamente... si el universo hubiera sido completamente simétrico, y hubiera habido la misma cantidad de quarks y de antiquarks, nada hubiera quedado, salvo radiación. Pero... no fue así, la distribución de las cantidades de quarks y antiquarks era ligeramente asimétrica (un quark de más por cada diez mil millones de antiquarks), lo cual permitió que la materia sobreviviera, que las galaxias existieran, las estrellas brillaran, y que las cucarachas y los seres humanos existamos. Así, tanto la crisis financiera como estos premios Nobel de Física 2008 son producto de aquella asimetría inicial.

Y tal vez por eso, el anhelo por la simetría está tan arraigado en el Arte y en la Ciencia. La física clásica, la mecánica newtoniana encuentran, allí donde hay una simetría, una ley de conservación: la simetría respecto al traslado espacial, produce la ley de conservación del momento, la simetría respeto del traslado temporal, el principio de conservación de la energía, la simetría respecto de las rotaciones (radial), el principio de conservación del momento angular.

En el mundo cuántico, las simetrías son otras, pero los anhelos son los mismos, y hay tres simetrías básicas que, en principio, los modelos que trataban de caracterizar el mundo de las partículas: la simetría de paridad; esto es, si intercambiáramos la izquierda por la derecha, nada cambiaría (o dicho de otra manera, si el mundo se reflejara en un espejo, nada podría indicar cuál de los dos es el mundo real); la simetría C; esto es, si todas las partículas invirtieran sus cargas, el mundo no cambiaría, y la T; a saber, si se invirtiera el curso del tiempo, el mundo como tal seguiría siendo el mismo.

Eran las simetrías que, se suponía, debía respetar el modelo standard que clasificaba las partículas elementales en dos familias: la primera formada por dos quarks, “up” y “down” (que forman los protones, los neutrones y los mesones), el electrón y el neutrino; y la segunda, con dos quarks también, “charm” y “strange”, el muón (un electrón pesado) y un neutrino correspondiente al muón, más las antipartículas respectivas, y las partículas que acarrean fuerzas como los fotones o gluones.

Pero hete aquí que en 1964 se descubrió que la interacción débil (responsable de ciertas desintegraciones nucleares, y una de las cuatro fuerzas existentes en el Universo, junto a la fuerza fuerte –que une protones y neutrones en el núcleo–, la electromagnética y la gravitatoria), violaba, para desesperación de los físicos, la paridad P; esto es, la fuerza débil distinguía entre la izquierda y la derecha... y eso no fue todo, ya que muy pronto se encontró que tampoco respetaba la simetría C, la de los cambios de carga. Aunque sí la simetría CP, que consiste en un cambio de carga y una reflexión en un espejo... pero el hilo de la desgracia no se terminó allí, ya que en 1964 James Cronin (Premio Nobel de Física 1980, y en este momento a cargo del experimento que se lleva a cabo en Malargüe, Mendoza) demostró que también se violaba la simetría CP, poniendo al modelo standard en un muy serio aprieto.

Fue aquí donde intervinieron, justamente Makato Kobayashi y Toshihide Maskawa, que mostraron, en un trabajo que se encuentra entre los más citados de los últimos tiempos, que la existencia de una tercera familia de quarks explicaría las razones de la violación de esa simetría.

El trabajo era teórico, pero los dos nuevos quarks que predecía (top y bottom) fueron observados experimentalmente en los aceleradores, garantizando la coherencia del modelo standard que, con el complemento de la partícula tau (una especie de electrón más pesado todavía, y su neutrino correspondiente), más las antipartículas y las partículas que transportan fuerzas, completó el modelo standard, que, con el ¿posible? ¿agregado? ¿del? ¿de los? ¿bosón? ¿es? de Higgs forman, según lo que sabemos hasta ahora, todo lo que Existe, así, con mayúscula.

En fin... es la vieja idea de Demócrito y sus átomos, apenas dos mil quinientos años después.

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