La teoría que resume todo lo que sabemos con certeza respecto a la receta cósmica se conoce con el modesto nombre de Modelo Estándar. De acuerdo con ella, existen 12 ladrillos básicos de la materia: seis quarks y seis leptones. Los leptones incluyen a nuestro viejo amigo, el electrón, así como su copia pirata, el muón, y una segunda copia, incluso más pesada, el tauón, además de tres tipos distintos de neutrinos, también copias uno del otro. Los quarks incluyen a nuestros conocidos arriba y abajo, y sus copias pirata encanto, extraño, cima y belleza.
Fuerzas Fundamentales
Según el Modelo Estándar, estos 12 ladrillos interactúan entre sí por medio de dos fuerzas fundamentales. Habíamos mencionado ya la fuerza electromagnética, generada por el intercambio de fotones. Los protones del núcleo de los átomos se repelen a través de ella, por lo que, para vencer esta repulsión y mantener unido el núcleo, debe existir otra fuerza más intensa. La llamamos fuerza fuerte (valga la redundancia) y se origina del intercambio de ocho partículas mensajeras, denominadas gluones, que pueden ser emitidas o absorbidas por los quarks, pero no por los leptones.
Las fuerzas electromagnética y fuerte no nos permiten explicar la desaparición del muón. Éste y otros procesos parecidos ocurren gracias a la llamada fuerza débil (valga la contradicción), transmitida por tres partículas mensajeras, conocidas crípticamente como W+, W- y Z. Hace 30 años descubrimos que, aunque dista mucho de ser obvio, esta fuerza y la electromagnética están íntimamente emparentadas, y son en realidad dos distintas manifestaciones de una sola fuerza básica, llamada fuerza electrodébil.
… ¡O no tan completa!
Las 24 partículas recién enumeradas son todas las que hemos descubierto hasta la fecha. Pero sabemos que no son las únicas. Curiosamente, sus cargas electrodébiles resultan ser tales que, de sólo existir ellas en el Universo, el contrato prohibiría que tuvieran masa. Como la mayoría sí la tiene, sabemos que nos hace falta algo. El Modelo Estándar propone la solución más sencilla posible: la existencia de un solo ingrediente adicional, que llamamos la partícula de Higgs. Falta todavía averiguar si la naturaleza escogió esta opción o alguna más complicada.
Independientemente de esto, tenemos muy claro que el Modelo Estándar no puede ser la última palabra, porque hemos descubierto recientemente que la materia ordinaria, que orgullosamente podemos explicar por completo con las partículas conocidas, representa apenas 4% del contenido del Universo. Otro 22% toma la forma de lo que llamamos materia oscura, que no se ve, pero puede detectarse por la atracción gravitacional que ejerce sobre la materia que sí vemos. La materia oscura probablemente está hecha de un nuevo tipo de partícula elemental, que quisiéramos identificar. El 74% restante es una peculiar forma de energía distribuida uniformemente por todo el espacio, denominada energía oscura, que provoca que la expansión del Universo se esté acelerando en lugar de frenarse, como se esperaba hasta hace unos 10 años, y de la cual sabemos todavía muy poco.
Limitaciones del Modelo Estandar
El Modelo Estándar tiene además otras limitaciones, siendo la más notoria ¡que no describe la gravedad! Contra lo que se podría pensar, la gravedad es la fuerza más débil de todas, y a la escala que hemos explorado en nuestros aceleradores resulta completamente irrelevante. Entendemos muy bien su influencia sobre objetos macroscópicos como los planetas, las estrellas y las galaxias, pero no tenemos aún una buena descripción de su origen microscópico.
A pesar de lo mucho que hemos avanzado, claramente necesitamos entender más. Para ello, estamos por un lado intentando explorar nuevas ideas, como la teoría de cuerdas, y por otro, realizando mediciones en experimentos más sofisticados, como el LHC y el Observatorio de Rayos Cósmicos Pierre Auger, en Argentina. En estas y otras actividades participan científicos e instituciones mexicanas de diversos puntos del país.
En el futuro cercano debemos esperar nuevas sorpresas. De lo único que podemos estar seguros es que, mientras haya seres humanos, seguiremos tratando de descifrar la receta cósmica.
Fuente: Alberto Güijosa (Revista ¿Cómo Ves?)
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