En busca de los constituyentes básicos del universo

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Los resultados negativos pueden servir también como acicate para la ciencia. Tras el hallazgo del bosón del Higgs en 2012, no pocos físicos tenían la esperanza de que, poco después, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN descubriría la primera partícula elemental no predicha por el modelo estándar. Desde hacía décadas, toda una serie de argumentos teóricos y un sinfín de modelos fenomenológicos venían sugiriendo que era poco probable que el bosón de Higgs apareciese solo. Entre otras razones, el enigma de la materia oscura y la enrevesada estructura del modelo estándar parecían indicar que, a una escala de energías no muy superior a la masa del bosón de Higgs, tendrían que comenzar a aparecer nuevos constituyentes fundamentales de la naturaleza.

No obstante, casi diez años después del célebre hallazgo, el LHC ha explorado ya buena parte del intervalo de energías para el que fue diseñado y sigue sin encontrar nada. Los físicos cuentan con sobradas razones para pensar que el modelo estándar no puede ser la teoría final: antes o después, a alguna escala de energías, tendrían que comenzar a aparecer nuevas partículas. Por ello, la posibilidad de que dichas partículas puedan quedar fuera del alcance del LHC, donde muchos esperaban encontrarlas, ha contribuido a impulsar nuevas líneas de investigación, tanto teóricas como experimentales.

El presente informe ilustra el camino que han tomado algunos de esos enfoques. A partir de una pregunta tan aparentemente sencilla como profunda, el artículo «¿Qué es una partícula elemental?» (pág. 22) hace un magnífico recorrido conceptual e histórico por la idea de partícula y describe dos programas de investigación que, en los últimos años, han comenzado a cambiar la manera de pensar en los constituyentes fundamentales de la naturaleza. El informe incluye también una novedosa representación gráfica del modelo estándar, la teoría que condensa todo el conocimiento actual sobre el mundo subatómico (pág. 30). La construcción paso a paso de la infografía no solo ilumina la estructura de esta teoría, sino que enfatiza un aspecto clave que, sin embargo, suele omitirse en casi todas las presentaciones divulgativas: la estructura «quiral» del modelo estándar, o la asimetría —calificada en cierta ocasión como «perversa» por un reputado investigador— con que la teoría trata a las partículas levógiras y dextrógiras.

Por supuesto, no toda la investigación en física fundamental es teórica. En los últimos años, la necesidad de seguir explorando la frontera energética ha abierto el debate sobre qué proyectos experimentales deberían suceder al LHC. Ante los descomunales costes que supondría construir un colisionador más potente basado en la tecnología actual, cada vez más investigadores se están volcando en explorar métodos totalmente nuevos para acelerar partículas. Uno de ellos, la aceleración basada en plasma, podría ofrecer una vía para alcanzar las energías requeridas con máquinas mucho más pequeñas y económicas que las actuales (pág. 36). El futuro dirá qué camino toma la física de partículas; una disciplina que, como muestran estas páginas, sigue viva y evolucionando.

SUMARIO

¿QUÉ ES UNA PARTÍCULA ELEMENTAL?
Natalie Wolchover

UN NUEVO MAPA DE LAS PARTÍCULAS Y LAS INTERACCIONES
Natalie Wolchover, Samuel Velasco y Lucy Reading-Ikkanda

UNA NUEVA MANERA DE ACELERAR PARTÍCULAS
Chandrashekhar Joshi

Otros artículos del informe especial «Física de partículas»

Un nuevo mapa de las partículas y las interacciones

    • Natalie Wolchover
    • Samuel Velasco
    • Lucy Reading-Ikkanda

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