{"id":163571,"date":"2022-05-22T09:49:13","date_gmt":"2022-05-22T09:49:13","guid":{"rendered":"https:\/\/teknomers.com\/es\/de-repente-la-teoria-mas-exitosa-de-la-fisica-tiene-que-ser-desechada-y-los-fisicos-tienen-que-buscar-algo-nuevo\/"},"modified":"2022-05-22T09:49:19","modified_gmt":"2022-05-22T09:49:19","slug":"de-repente-la-teoria-mas-exitosa-de-la-fisica-tiene-que-ser-desechada-y-los-fisicos-tienen-que-buscar-algo-nuevo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/teknomers.com\/es\/de-repente-la-teoria-mas-exitosa-de-la-fisica-tiene-que-ser-desechada-y-los-fisicos-tienen-que-buscar-algo-nuevo\/","title":{"rendered":"De repente, la teor\u00eda m\u00e1s exitosa de la f\u00edsica tiene que ser desechada y los f\u00edsicos tienen que buscar algo nuevo."},"content":{"rendered":"\n
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Estos son tiempos emocionantes, dice Sijbrand de Jong. Durante medio siglo, su rama de la f\u00edsica parec\u00eda poco m\u00e1s que un ejercicio de relleno, dice el profesor de f\u00edsica experimental de la Universidad de Radboud en Nijmegen. \u201cA finales de los a\u00f1os sesenta se lanz\u00f3 la teor\u00eda, el llamado Modelo Est\u00e1ndar. Los te\u00f3ricos predijeron la existencia de nuevas part\u00edculas y se nos permiti\u00f3 confirmarlo. Eso es diferente ahora. Sabemos que el Modelo es preocupante, pero no tenemos idea de d\u00f3nde buscar la respuesta. Estamos completamente a oscuras. Ahora la f\u00edsica vuelve a ser divertida\u201d.\n <\/p>\n

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No se ve\u00eda as\u00ed hace diez a\u00f1os. Entonces la f\u00edsica moderna alcanz\u00f3 un nuevo hito. Con un triunfante “Lo tenemos”, los investigadores del acelerador de part\u00edculas en Ginebra anunciaron el 4 de julio de 2012 que hab\u00edan encontrado el ilustre bos\u00f3n de Higgs. El hallazgo complet\u00f3 el Modelo Est\u00e1ndar. El bos\u00f3n de Higgs encajaba perfectamente, dice De Jong. \u201cSe ve\u00eda exactamente como se esperaba. Sus propiedades coincidieron con las predicciones e hizo lo que se supon\u00eda que deb\u00eda hacer: dar a las otras part\u00edculas la masa correcta\u201d.\n <\/p>\n

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Bueno, una cosa entonces. El bos\u00f3n de Higgs es demasiado ligero. \u201cEn esta masa, el vac\u00edo, el espacio vac\u00edo, no es realmente estable. Seg\u00fan la teor\u00eda del Modelo Est\u00e1ndar, el universo podr\u00eda haber implosionado y ya habr\u00edamos perecido. Dado que todos pueden concluir que esto no ha sucedido, la teor\u00eda bien puede estar equivocada\u201d.\n <\/p>\n

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Ballet en una colina
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Eric Laenen, profesor de f\u00edsica te\u00f3rica de part\u00edculas en la Universidad de Amsterdam, no lo formular\u00eda tan extremo. El universo parece estar en una especie de m\u00ednimo metaestable en esta masa de Higgs. Como una pelota que yace en la cima de una colina, pero en un hoyo: un peque\u00f1o empuj\u00f3n y la pelota sigue rodando colina abajo. Laenen: \u201cLa teor\u00eda dice que tarde o temprano el universo colapsar\u00e1. Pero los c\u00e1lculos muestran que solo ser\u00e1 muchos millones de veces la vida \u00fatil del universo”.\n <\/p>\n

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Es m\u00e1s una cuesti\u00f3n filos\u00f3fica, piensa. Por ejemplo, hay m\u00e1s preguntas importantes para las que el modelo est\u00e1ndar no tiene respuesta. Sobre la naturaleza de la materia oscura, por ejemplo, que seg\u00fan los astr\u00f3nomos consiste en la mayor parte de la masa en el espacio. O por qu\u00e9 (casi) solo hay materia y no antimateria, mientras que el Modelo aboga por una distribuci\u00f3n equitativa.\n <\/p>\n

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Las preguntas indican que la teor\u00eda no est\u00e1 completa, pero en su pr\u00e1ctica diaria los f\u00edsicos las hacen a un lado. No ofrecen pistas para investigar d\u00f3nde est\u00e1 el problema. Mientras tanto, el Modelo Est\u00e1ndar funciona excelentemente. Laenen: \u201cNo existe otra teor\u00eda en la f\u00edsica que prediga con tanta precisi\u00f3n c\u00f3mo funcionan los procesos o cu\u00e1les son las propiedades de las part\u00edculas\u201d.\n <\/p>\n

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Han aparecido grietas en esa perfecci\u00f3n durante el \u00faltimo a\u00f1o. Nuevos experimentos, o m\u00e1s bien, nuevos an\u00e1lisis de datos experimentales se desv\u00edan de las predicciones del Modelo (ver recuadro). Estas son diferencias menores, a menudo menos de un mil, pero debido a que la teor\u00eda proporciona predicciones tan exactas, las desviaciones ya han dado lugar a algunos latidos serios. ‘El modelo est\u00e1ndar necesita ser revisado’, sonaba cada vez. Porque, a diferencia de las preguntas anteriores, estas desviaciones pueden ser contrastadas y ofrecen la posibilidad de fundamentar una nueva teor\u00eda.\n <\/p>\n

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Espacios abiertos
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Este desarrollo no es muy sorprendente, dice Sijbrand de Jong. \u201cTodav\u00eda hab\u00eda espacios abiertos en el Modelo. Conoc\u00edamos la existencia de algunas part\u00edculas, pero ten\u00edamos que deducir sus propiedades de la teor\u00eda. Ese c\u00e1lculo conten\u00eda algunos grados de libertad, lo que ofrec\u00eda la posibilidad de hacer que todo fuera concluyente. Ahora que conocemos todas las part\u00edculas, esa libertad es limitada y podemos investigar si las medidas se corresponden entre s\u00ed. Y ese no parece ser el caso aqu\u00ed y all\u00e1\u201d.\n <\/p>\n

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La anomal\u00eda reportada m\u00e1s recientemente se refiere a la masa del llamado bos\u00f3n W, la part\u00edcula responsable de la fuerza nuclear d\u00e9bil, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza que juega un papel en el n\u00facleo de los \u00e1tomos. Los investigadores que trabajan en el acelerador de part\u00edculas Tevatron cerca de Chicago (el acelerador se cerr\u00f3 en 2011) escribieron en la revista el mes pasado ciencia <\/i>que hab\u00edan analizado datos antiguos con nuevas t\u00e9cnicas. Esto mostr\u00f3 que el bos\u00f3n W era mucho m\u00e1s pesado de lo esperado, hasta un 0,09 por ciento m\u00e1s que el valor te\u00f3rico. Eso no parece mucho, pero es siete veces m\u00e1s que la desviaci\u00f3n est\u00e1ndar, digamos el ancho de banda de la medida.\n <\/p>\n

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De Jong a\u00fan no est\u00e1 convencido de que esa sea la llave con la que se pueda romper el Modelo Est\u00e1ndar. Especialmente porque todas las dem\u00e1s medidas de la masa W estaban cerca del valor te\u00f3rico. Le recuerda al automovilista que es advertido por radio por un conductor en sentido contrario: \u201c\u00bfUn conductor en sentido contrario? \u00a1Veo docenas de conductores fantasmas!\u201d.\n <\/p>\n

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Martijn Mulders, un f\u00edsico de part\u00edculas que trabaja en el instituto acelerador CERN en Ginebra, no est\u00e1 de acuerdo con \u00e9l. \u201c\u00bfUn conductor fantasma? Tiene GPS a bordo. La gente de Chicago sabe muy bien hacia d\u00f3nde va. Supongo que hicieron un buen trabajo y solo puedo concluir que hicieron la determinaci\u00f3n de masa m\u00e1s exacta. Por lo tanto, es muy sorprendente que este sea tan diferente del resto\u201d.\n <\/p>\n

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Oportunidad
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Mulders enfatiza que el resultado a\u00fan debe ser confirmado por otros grupos. Una medida no cuenta en f\u00edsica. Los resultados del llamado experimento CMS de Ginebra, que se esperan para 2023, se esperan con especial entusiasmo. De Jong a\u00fan no apuesta por ello. \u201cEn este tipo de investigaci\u00f3n, el azar juega un papel. Dado que innumerables grupos buscan grietas en el sistema, existe una posibilidad real de que alguien parezca accidentalmente dar en el blanco\u201d. Pero, admite, el bos\u00f3n W es un caso especial. \u201cEst\u00e1 fuertemente ligado al bos\u00f3n de Higgs y al quark top. Esas tres part\u00edculas pesadas forman el n\u00facleo del Modelo. Entonces, si hay un lugar en el Modelo donde pueden surgir problemas, es en el complejo de esos tres\u201d.\n <\/p>\n

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Supongamos que las anomal\u00edas se confirman en nuevos estudios y la f\u00edsica tiene que aceptar que el modelo est\u00e1ndar se queda corto aqu\u00ed, \u00bfentonces qu\u00e9? Entonces tenemos un hilo suelto, pero \u00bfc\u00f3mo se tira de \u00e9l?\n <\/p>\n

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Esto se puede hacer de dos maneras, dice Mulders. De acuerdo con la teor\u00eda cu\u00e1ntica, que subyace en el modelo est\u00e1ndar, las part\u00edculas pueden aparecer continuamente de la nada en este micromundo, despu\u00e9s de lo cual ejercen su influencia durante un tiempo y desaparecen nuevamente. La teor\u00eda dicta que debes incluir todas esas influencias en tus c\u00e1lculos, pero en la pr\u00e1ctica los f\u00edsicos solo consideran las m\u00e1s probables. Mulders: \u201cPara que pueda ampliar su c\u00e1lculo e incluir factores adicionales\u201d.\n <\/p>\n

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Opci\u00f3n dos: introducir nuevas part\u00edculas. \u201cEso suena a ciencia ficci\u00f3n\u201d, dice Mulders, \u201cpero ya se ha mostrado antes. Cuando medimos la masa del bos\u00f3n W con mayor precisi\u00f3n en la d\u00e9cada de 1990, pudimos predecir la masa del quark top. Aunque nunca antes hab\u00edamos observado ese quark top. De manera similar, ya sab\u00edamos aproximadamente cu\u00e1n masivo deber\u00eda ser el bos\u00f3n de Higgs antes de que lo descubri\u00e9ramos\u201d.\n <\/p>\n

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Hay una diferencia: el bos\u00f3n de Higgs y el quark top ya estaban dibujados en el Modelo Est\u00e1ndar, ahora los f\u00edsicos est\u00e1n completamente a oscuras. Ser\u00e1 un mejor trabajo de detective, reconoce el te\u00f3rico Eric Laenen. \u201cTenemos que conformarnos con pruebas circunstanciales. Como si tuvi\u00e9ramos que resolver un crimen mientras falta el arma homicida\u201d.\n <\/p>\n

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Herm\u00e9ticamente
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Y no es tan f\u00e1cil introducir una nueva part\u00edcula. El modelo est\u00e1ndar est\u00e1 construido herm\u00e9ticamente. Todos los puestos est\u00e1n ocupados. No puedes simplemente expandir eso. En su art\u00edculo sobre el bos\u00f3n W, los investigadores de Chicago sugieren un viejo conocido: la supersimetr\u00eda. El Modelo conoce part\u00edculas que son materia, como quarks y electrones, y part\u00edculas que son fuerza, como fotones. En la supersimetr\u00eda, cada part\u00edcula obtiene una imagen especular del otro mundo.\n <\/p>\n

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Esa teor\u00eda ha sido popular durante mucho tiempo, dice Laenen. \u201cEst\u00e9ticamente fue muy agradable y la teor\u00eda ten\u00eda suficiente flexibilidad para lidiar con los problemas\u201d. Pero la pr\u00e1ctica fue decepcionante. Una vez que los f\u00edsicos comenzaron a trabajar en el concepto general, se volvi\u00f3 menos bonito, dice. \u201cMuchos f\u00edsicos tienen una taza de caf\u00e9 que contiene la f\u00f3rmula del modelo est\u00e1ndar. Para hacer algo similar a la supersimetr\u00eda, necesitar\u00edas un balde\u201d.\n <\/p>\n

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De Jong ya no cree en ello en absoluto. \u201cLa supersimetr\u00eda predice la existencia de nuevas part\u00edculas. Bueno, hemos estado luchando por esas part\u00edculas durante los \u00faltimos a\u00f1os. No encontr\u00e9 nada en absoluto. Los te\u00f3ricos siempre ven un resquicio en el que a\u00fan se puede hacer algo, pero yo dir\u00eda: esa idea se puede descartar\u201d.\n <\/p>\n

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\u00bfPero entonces, qu\u00e9? A menudo se menciona la teor\u00eda de cuerdas, pero el mercado de modelos te\u00f3ricos es mucho mayor, dice Laenen. No comenta sobre los contendientes. \u201cSoy un agn\u00f3stico. No especulo, como simple mortal prefiero escuchar lo que la naturaleza tiene para decirme.\u201d\n <\/p>\n

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Es decir: medir, medir y volver a medir. Tenemos que determinar con mucha precisi\u00f3n qu\u00e9 tan grandes son las desviaciones, dice Mulders. \u201cEntonces tambi\u00e9n sabremos cu\u00e1les de los hallazgos actuales son reales y cu\u00e1les fueron un efecto coincidente en los procesos\u201d.\n <\/p>\n

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Laenen compara la situaci\u00f3n actual con la de hace m\u00e1s de un siglo. Luego, algunos hilos sueltos en la teor\u00eda cl\u00e1sica condujeron a una f\u00edsica completamente nueva. \u201cLas preguntas sutiles de hoy podr\u00edan resultar ser la calma antes de una gran tormenta en el negocio\u201d.\n <\/p>\n

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El modelo est\u00e1ndar
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El modelo est\u00e1ndar une los elementos b\u00e1sicos de toda la materia, como los quarks, los electrones y los neutrinos, con las fuerzas que estos elementos b\u00e1sicos ejercen entre s\u00ed, como la fuerza electromagn\u00e9tica. El modelo describe y predice todas las interacciones entre part\u00edculas at\u00f3micas. El Modelo Est\u00e1ndar debe su robustez a su simetr\u00eda; se mire como se mire, las ecuaciones matem\u00e1ticas siguen siendo las mismas.\n <\/p>\n

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Pero tambi\u00e9n hay problemas. Por ejemplo, la gravedad no encaja. Adem\u00e1s, las part\u00edculas del modelo pueden no tener masa; entonces se pierde la simetr\u00eda. Pero en nuestra observaci\u00f3n, las part\u00edculas tienen masa. Ese problema se resolvi\u00f3 con el mecanismo de Higgs. Esto le da al espacio una especie de viscosidad, que tiene el mismo efecto que una masa lenta. Este mecanismo produjo una part\u00edcula extra en el Modelo: el bos\u00f3n de Higgs. Y que, tras una larga b\u00fasqueda, tambi\u00e9n se encontr\u00f3 en la realidad.\n <\/p>\n<\/p><\/div>\n<\/p><\/div>\n

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Peque\u00f1as diferencias, grandes novedades
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Tres an\u00e1lisis de medidas que arrojan dudas sobre el Modelo Est\u00e1ndar fueron noticia el a\u00f1o pasado. Primero fue la descomposici\u00f3n de los llamados mesones B. El modelo predice que estas part\u00edculas se transforman en un electr\u00f3n y un antielectr\u00f3n con la misma frecuencia que un par de muones (un mu\u00f3n es el hermano del electr\u00f3n). Pero en el acelerador de Ginebra vieron una diferencia: por cada 100 pares de electrones, solo vieron 85 pares de muones. Un mes despu\u00e9s, los f\u00edsicos del experimento Muon g-2 cerca de Chicago vieron que el momento magn\u00e9tico de los muones era ligeramente mayor de lo que predec\u00eda la teor\u00eda. Sin embargo, ambos hallazgos a\u00fan no cumpl\u00edan con el est\u00e1ndar de oro de la f\u00edsica en cuanto a precisi\u00f3n.\n <\/p>\n

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Esto fue cierto para la medici\u00f3n de la masa del bos\u00f3n W en el acelerador de part\u00edculas Tevatron cerca de Chicago (ver art\u00edculo principal). Ahora bien, esta medida se considera ‘dif\u00edcil’: el bos\u00f3n W solo existe durante un tiempo muy breve y se desintegra, entre otras cosas, en un neutrino que no se ve en el detector. Por lo tanto, los f\u00edsicos tienen que reconstruir el proceso de descomposici\u00f3n, lo que requiere un alto grado de precisi\u00f3n.\n <\/p>\n<\/p><\/div>\n<\/p><\/div>\n