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Oct

14

Breve comentario sobre el Modelo Estándar de la Física

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (6)

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Este modelo es feo y complicado:

  1. 36 quarks, que se presentan en 6 “sabores” y 3 “colores” y sus réplicas en antimateria para describir las interacciones fuertes.
  2. 8 campos de Yang-Mills para describir los gluones, que ligan los quarks.
  3. 4 campos de Yang-Mills para describir las fuerzas débiles y electromagnéticas.
  4. 6 tipos de leptones para describir las interacciones débiles.
  5. Un gran número de misteriosas partículas de “Higgs” necesarias para ajustar las masas y las constantes que describen a las partículas.
  6. Al menos 19 constantes arbitrarias que describen las masas de las partículas y las intensidades de las diversas interacciones.  Estas diecinueve constantes deben ser introducidas a la fuerza; no están determinadas en modo alguno por la teoría.

Así las cosas, está claro que, hay que buscar otro modelo.

La fealdad del Modelo Estándar puede contrastarse con la simplicidad de las ecuaciones de Einstein, en las que todo se deducía de primeros principios.  Para comprender el contraste estético entre el Modelo Estándar y la teoría de la relatividad general de Einstein debemos comprender que, cuando los físicos hablan de “belleza” en sus teorías, realmente quieren decir que estas “bellas” teorías deben poseer al menos dos características esenciales:

  1. Una simetría unificadora
  2. La capacidad de explicar grandes cantidades de datos experimentales con las expresiones matemáticas más económicas.

El Modelo Estándar falla en ambos aspectos, mientras que la relatividad general los exhibe, ambos, de manera bien patente.  Nunca una teoría dijo tanto con tan poco, su sencillez es asombrosa y su profundidad increíble.  De hecho, desde que se publicó en 1915, no ha dejado de dar frutas y, aún no se han obtenido de ella todos los mensajes que contiene.

Al contrario de la relatividad general, la simetría del Modelo Estándar, está realmente formada empalmando tres simetrías más pequeñas, una por cada una de las fuerzas, el modelo es espeso e incómodo en su forma.  Ciertamente no es económica en modo alguno.  Por ejemplo, las ecuaciones de Einstein, escritas en su totalidad, solo ocupan unos centímetros y ni siquiera llenaría una línea de esta página.  A partir de esta escasa línea de ecuaciones, podemos ir más allá de las leyes de Newton y derivar la distorsión del espacio, el Big Bang y otros fenómenos astronómicos importantes como los Agujeros Negros.  Por el contrario, solo escribir el Modelo Estándar en su totalidad requeriría, siendo escueto, un par de páginas de esta libreta y parecería un galimatías de símbolos complejos sólo entendibles por expertos.

Los científicos quieren creer que la naturaleza prefiere la economía en sus creaciones y que siempre parece evitar redundancias innecesarias al crear estructuras físicas, biológicas y químicas.

El matemático francés Henri Poincaré lo expresó de forma aún más franca cuando escribió: “El científico no estudia la Naturaleza porque es útil; la estudia porque disfruta con ello, y disfruta con ello porque es bella”.

E. Rutherford, quien descubrió el núcleo del átomo (entre otras muchas cosas), dijo: una vez: “Toda ciencia es o física o coleccionar sello”.  Se refería a la enorme importancia que tiene la física para la ciencia, aunque se le olvidó mencionar que, la física, esta sostenida por las matemáticas que la explica.

Pero, a pesar de todos sus inconvenientes, el Modelo Estándar, desde su implantación, ha cosechado un éxito tras otro, con sus inconvenientes y sus diecinueve parámetros aleatorios, lo cierto es que, es lo mejor que tenemos por el momento para explicar las familias de partículas que conforman la materia y como actúan las fuerzas de la naturaleza, todas las fuerzas menos la Gravedad, esa nos la explica a la perfección y sin fisuras las ecuaciones de Einstein de la relatividad General.

Hace tiempo que los físicos tratan de mejorar el Modelo Estándar con otras teorías más avanzadas y modernas que puedan explicar la materia y el espacio-tiempo con mayor amplitud y, sobre todo, incluyendo la Gravedad.  Así que retomando la teoría de kaluza de la quinta dimensión, se propuso la teoría de Supergravedad en 1.976 por los físicos Daniel Freedman, Sergio Ferrara y Meter van Nieuwenhuizen, de la Universidad del Estado de Nueva Cork en Stoney Brook que desarrollaron esta nueva teoría en un espacio de once dimensiones.

Para desarrollar la superteoría de kaluza-klein en once dimensiones, uno tiene que incrementar  enormemente las componentes del interior del Tensor métrico de Riemann (que Einstein utilizó en cuatro dimensiones, tres de espacio y una de Tiempo para su relatividad general y, más tarde, kaluza, añadiendo otra dimensión de espacio, la llevó hasta la quinta dimensión haciendo así posible unir la teoría de Einstein de la Gravedad, con la teoría de Maxwell del Electromagnetismo), que ahora se convierte en el supertensor métrico de Riemann.

Esta nueva teoría de supergravedad pretendía la unificación de todas las fuerzas conocidas con la materia, y, como en un rompecabezas, encajarlas en el Tensor de Riemann tan solo con elevar el número de dimensiones que exigía más componentes y nos daba el espacio necesario para poder ubicar en sus apartados correspondientes, todas las fuerzas fundamentales y también la materia, la que podía satisfacer, casi en su totalidad, el sueño de Einstein.

Para visualizar esto, desarrollemos el tensor métrico y mostremos un sencillo diagrama de cómo se las arregla la supergravedad para encajar el campo de Einstein, el campo de Yang-Mills y los campos de Maxwell y de la materia, todo ello en 11 dimensiones.

emilio silvera

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Esta entrada fue publicada el jueves, 14 de octubre de 2010 a las 10:39 y está clasificada bajo: Física. Puede hacer un seguimiento de los comentarios de esta entrada gracias al feed RSS 2.0. Puede dejar un comentario, o enviar un trackback desde su sitio.
 

  1. 1
    Jose Reyes
    el 6 de mayo del 2009 a las 23:29

    Actualmente hago estudios teoricos de dispersion a altas energias mediante el modelo estandar left right. Considera deficiencias para esta extension del ME?

    Responder
    • 1.1
      Emilio Silvera
      el 5 de mayo del 2010 a las 10:25

      Estimado amigo, como he dicho muchas veces el M.E. de la Fisica es una herramienta preciosa y los resultados obtenidos han sido tremendos. Es lo mejor que tenemos hasta el momento. Sin embargo, sus carencias estan a la vista y todos somos conscientes de ellas.

      Para lo que me preguntas, el Modelo Estandar es suficientemente extenso en ese ambito de dispersion de altas energias pero, claro esta que, se podria mejorar…y mucho con nuevos parametros y elementos que encajaran con la debida suavidad y de forma natural dentro del conjunto que ahora aparece algo forzado.

      Un saludo.

      Responder
  2. 2
    Vera
    el 4 de mayo del 2010 a las 18:13

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    De acuerdo contigo. Cuando me encuentro con artículos, muy bien intencionados, por cierto; descubro que tengo que estar refrescando continuamente la mate5ia de los espacios que tienen ¨ lo científico ¨ para constatarnos del universo.
    Conclusiones y ayudas: es mejor y más saludable conocer la esencia de los que buscan en la naturaleza…  pero hay que andar aclarándose y comprobando con el conocimiento que una misma pueda agenciarse ante la cantidad ingente de cerebros puestos a querer comunicar cuanta cosa oscila en sus realidades interiores a través de lenguajes de ciencias o hermetismos.
    Estoy afuera de las ciencias clásicas; aunque a veces ellas aclaren puntos ¨ extraños ¨ del camino.
    Un saludo.

    Responder
  3. 3
    Vera
    el 4 de mayo del 2010 a las 18:21

    Lo siento pero la máquina del post quizá arrastró lenguaje del editor de mi máquina.  Corto y pego de vuestro Blog.
    De acuerdo contigo. Cuando me encuentro con artículos, muy bien intencionados, por cierto; descubro que tengo que estar refrescando continuamente la mate5ia de los espacios que tienen ¨ lo científico ¨ para constatarnos del universo.
    Conclusiones y ayudas: es mejor y más saludable conocer la esencia de los que buscan en la naturaleza…  pero hay que andar aclarándose y comprobando con el conocimiento que una misma pueda agenciarse ante la cantidad ingente de cerebros puestos a querer comunicar cuanta cosa oscila en sus realidades interiores a través de lenguajes de ciencias o hermetismos.
    Estoy afuera de las ciencias clásicas; aunque a veces ellas aclaren puntos ¨ extraños ¨ del camino.
    Un saludo.

    Responder
  4. 4
    Ramon Marquès
    el 4 de mayo del 2010 a las 21:12

    Hola amigo Emilio:
    Dices que el Modelo Estándar es feo y hay que canviarlo. A mi la situación me parece comparable a la teoría de los epiciclos de Ptolomeo, era útil para determinar el movimiento de los planetas pero muy complicada. Es que su base fallaba.
    Un abrazo de tu amigo, Ramon Marquès

    Responder
  5. 5
    Emilio Silvera
    el 5 de mayo del 2010 a las 10:19

    Amigo Ramon, algo similar nos ocurre con el Modelo estandar de la Fisica de particulas que, es en demasia enrevesado y complejo en contraposicion con la teoria de la Relatividad de Einstein que es todo sencillez y belleza y tiene su origen en principio fisicos que la hacen natural. Alli los artilugios artificiales no existen y, de esa manera, lo bello prevalece a la vez que la eficacia como se ha demostrado tantas veces.

    Seguramente el LHC nos traiga algunas nuevas herramientas para limar impurezas y perfeccionar el Modelo haciendolo mas autoconsistente y veraz.

    Un abrazo

    Responder
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