La física de altas energías es un campo de
desarrollo importante, donde con ayuda de datos e información
provenientes de diversos experimentos e instrumentos como aceleradores,
se espera tener una visión completa de las interacciones
de las partículas fundamentales y su conexión con
el Universo temprano, explicó Myriam Mondragón Ceballos,
investigadora del Instituto de Física (IF).
La física de altas energías, expuso, está
relacionada con el estudio de las partículas elementales,
que son los constituyentes más pequeños de la naturaleza
y que, se supone, son indivisibles.
En el auditorio Ricardo Monges, del Instituto
de Geofísica, señaló que esta disciplina se
hace preguntas como de qué está hecha la materia y
cómo se mantiene unida. Eso tiene que ver con los procesos
físicos del Universo y cómo se originó; de
ese modo, la astrofísica, la cosmología y las partículas
elementales están íntimamente relacionadas.
En este tema “hablamos de escalas como las del átomo,
10-10 metros; del núcleo, 10-14; del protón, 10-15,
y de los quarks, 10-18”, abundó. Para realizar las
investigaciones en el área se usa un método tradicional
que conocemos desde niños: “romper para ver que hay
dentro” del núcleo atómico.
Para ello, expuso, se hacen chocar partículas a
muy altas energías mediante dos haces que circulan en dirección
contraria. Así ocurre en el CERN, el laboratorio europeo
de física de partículas, en los límites entre
Francia y Suiza, en Ginebra.
Mondragón explicó que en este campo se explora
la frontera de la energía (donde se ubica el origen de las
masas de las partículas, por qué tenemos más
materia que antimateria en el Universo, la materia oscura, el origen
del cosmos, la unificación de las fuerzas fundamentales y
la más nueva física). Esta frontera se estudia principalmente
en los haces de partículas que se hacen chocar en el Gran
Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés).
Asimismo, se explora la frontera de la intensidad, en haces
que llevan el mayor número de partículas posibles,
y que pueden arrojar procesos “raros”, como la violación
de la llamada carga-paridad, que es una simetría que a veces
se viola y que se relaciona con el hecho de que haya más
materia que antimateria en el Universo. Muchos de estos experimentos
involucran neutrinos y se llevan a cabo en laboratorios como Fermilab,
Estados Unidos, o KEK en Japón.
También, se investiga la frontera cósmica,
que puede dar alguna información de la física de altas
energías, del Universo o de las masas, añadió
la científica universitaria.
El modelo estándar describe acertadamente las partículas
elementales y sus interacciones. “Funciona muy bien y establece
que hay tres generaciones: up y down, electrón
y neutrino del electrón; luego, réplicas de éstos,
llamados charm y strange, muón y neutrino del muón
y, finalmente, top y bottom, tau y neutrino del tau, que son más
pesados y, finalmente, mediadores de las fuerzas que son siempre
bosones, como los fotones o los gluones.
Este modelo contiene un partícula de Higgs (un bosón
escalar), recién descubierto de forma experimental, y que
hasta 2014, al momento que el LHC llegue a la siguiente etapa de
energía, se verá si está compuesto de algo
más, o si es fundamental.
Es un marco teórico que contiene a las fuerzas de
la naturaleza electromagnética, débil y fuerte. “Eso
implica la unificación de la relatividad especial con la
mecánica cuántica”, añadió.
La física de altas energías aborda también
qué es la materia oscura, el origen de los rayos cósmicos
ultraenergéticos y cómo se originan los procesos cósmicos
violentos.
Al abundar en torno a la materia oscura, dijo que es poco
probable que si está formada de partículas, sean de
una sola especie. Podría estar formada de neutralinos, la
partícula supersimétrica más ligera y estable;
o gravitinos.
De igual manera, señaló que la unificación
con la gravedad, la cuarta fuerza de la naturaleza, se propone en
una teoría de cuerdas, donde se supone que las partículas
no son puntuales, sino objetos unidimensionales, como “cuerdas”,
que además de desplazarse pueden vibrar, y lo que nosotros
observamos como partículas con masa, son los armónicos
de vibración de las mismas.
Para que esta idea sea consistente, debe estar formulada
en 10 dimensiones, pero vivimos en cuatro. Se dice que todas ellas
existieron en el Universo temprano y que seis se compactificaron,
se enrollaron en sí mismas y no las vemos. Se trata de una
teoría inconclusa, en construcción, donde faltan por
incluir datos experimentales; éstos podrían venir
de hoyos negros o de rayos gamma ultraenergéticos, por ejemplo.
Por último, Mondragón destacó la participación
de universitarios en proyectos internacionales, como el experimento
ALICE del CERN, donde se estudia el plasma de quark y gluones. Recordó
que fue en CERN donde se dio el descubrimiento, hace unos meses,
del bosón de Higgs.
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