Artículo publicado por Pauline Gagnon el 3 de octubre de 2011 en Quantum Diaries
Hay bobones y bosones, y si el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) se construyó sólo para encontrar el bosón de Higgs, tendrías toda la razón al pensar que los físicos pertenecen a la primera categoría. Pero el hecho es que el LHC hace mucho más que buscar el bosón de Higgs.
A pesar de que los medios de comunicación se centran principalmente en el bosón de Higgs, esta búsqueda sólo representa uno de los muchos aspectos que esperamos cubrir con el LHC. Por supuesto, el bosón de Higgs da una solución tan elegante al problema del origen de la masa que su gran popularidad entre los físicos han llegado incluso al público general.
Túnel del LHC © by solarnu
Pero el LHC podría abrir la puerta a mundos paralelos, dimensiones extra o al descubrimiento de tantas nuevas partículas como los que ya conocemos. Éstas son sólo algunas de las emocionantes preguntas que tratamos de abordar.
Al explorar el mundo de las partículas infinitamente pequeñas, muchos de nosotros esperamos proporcionar respuestas al origen y destino de nuestro universo. El experimento ALICE tiene como objetivo el estudio de las propiedades del plasma de quark-gluón, un estado de la materia que existía justo después del Big Bang.
¿Que sucedió justo después del Big Bang? ¿Por qué la materia superó a la antimateria, cuando en el laboratorio se crean en la misma cantidad? ¿De dónde procede está asimetría? Esto es precisamente lo que el experimento LHCb quiere dilucidar. Y ya se han dado grandes pasos en esta dirección.
Descubrir de qué está formada la materia oscura es un punto importante en la agenda del LHC. La materia oscura se propuso en 1934 por Fritz Wicky para explicar por qué las galaxias en rotación no se separan bajo el efecto de las fuerzas centrífugas. Alguna invisible pero enorme cantidad de materia parece proporcionar el campo gravitatorio necesario necesario para mantenerlas unidas. Es difícil descartarla ya que la materia oscura y la energía oscura cuentan con, aproximadamente, ¡el 95% de toda la materia-energía de nuestro universo! Sin embargo, este extraño tipo de materia, a diferencia de las estrellas y galaxias, no emite ninguna luz, de ahí su nombre. Sólo responde a la gravedad, lo que deja un amplio margen para especular sobre su naturaleza.
Se han propuesto muchas hipótesis diferentes para explicar la naturaleza de la materia oscura, pero hasta ahora, no hemos tenido éxito al identificar las partículas asociadas con ella. Este misterio sigue sin resolverse a pesar de que algunos experimentos afirman haberla visto, mientras que otros contradicen estas observaciones.
Muchos de nosotros, incluyéndome a mí, tenemos la esperanza de echar un vistazo a un mundo paralelo llamado ‘El Valle Oculto’, un mundo hipotético hecho de materia oscura, con muy pocos intercambios con nuestro universo.
Tanto ATLAS como CMS, siendo unos experimentos tan versátiles, pueden buscar muchos tipos distintos de candidatos a materia oscura. Una posibilidad es la propuesta dentro de la supersimetría (o SUSY, para abreviar), una teoría muy popular que muchos piensan que podría ser la primera en descubrirse en el LHC.
SUSY se ve como la extensión más simple que se podría introducir en el Modelo Estándar para rellenar algunos huecos pendientes en nuestra teoría actual. Tal como está, tenemos dos tipos de partículas, los fermiones y los bosones. Los primeros son los componentes básicos de la materia, los segundos son portadores de fuerza. Estos dos conjuntos de partículas se comportan de manera completamente distinta. Los fermiones tienen espines semienteros (una propiedad básica, como la carga eléctrica), mientras que los bosones tienen espín 0, 1 ó 2. SUSY asocia un supercompañero a cada partícula de tal manera que cada fermión viene acompañado de un “sfermión” (de fermión supersimétrico), con un espín entero asociado a ella. Lo mismo para los bosones. Las partículas más pesadas se asocian con las ligeras, y viceversa. De esta manera, todo parecería mucho más equilibrado, eliminando las desconcertantes diferencias entre las partículas elementales, que van desde las ultraligeras a las superpesadas.
La supersimetría lo tiene todo para tener éxito, salvo que aún no se ha manifestado, a pesar de todos nuestros intentos por desvelarla.
¿Qué diría usted si descubre que no vivimos en un mundo de cuatro dimensiones (tres dimensiones espaciales y una temporal), sino que hay dimensiones extra ocultas? Esto es, al menos, lo que algunos teóricos sugieren, prediciendo que estas dimensiones son tan pequeñas que no nos son fácilmente accesibles. Para visualizar esto, imagina que eres un equilibrista. Para ti, sólo hay una dimensión accesible: puedes moverte hacia delante o hacia atrás. Sin embargo, para un insecto que camine por el mismo cable tirante, también es posible dar la vuelta alrededor del cable, dándole acceso a una nueva dimensión que es inaccesible para ti.
¿Por qué necesitamos esto? Las dimensiones extra podrían explicar por qué la gravedad es tan débil. Los físicos se han preguntado siempre por la enorme discrepancia entre la fuerza electromagnética y la fuerza de la gravedad: ¡41 órdenes de magnitud en la escala del núcleo! Sólo piensa cuánta fuerza tiene un pequeño imán de nevera en comparación con su gravedad. Acércalo lo suficiente a la nevera ¡y el imán puede superar la atracción gravitatoria de un planeta entero! Si existen las dimensiones extra, proporcionarían un lugar donde se filtrase la mayor parte de la fuerza gravitatoria, dejando sólo una pequeña fracción de la misma para que la sintamos en la escala macroscópica.
¿Quién necesita ciencia ficción cuando tenemos a la física de partículas? ¡Suficientes preguntas desconcertantes y respuestas aún más extrañas para dejarte con la boca abierta!
Autor: Pauline Gagnon
Fecha Original: 3 de octubre de 2011
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