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Sobre el Modelo Estándar

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Sin categoría    ~    Comentarios Comments (2)

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El Modelo Estándar es práctico y ha sido y es una poderosa herramienta para todos los físicos, sin embargo, al no incluir la gravedad, es incompleto.  Cuando se intenta unir el Modelo Estándar con la teoría de Einstein, la teoría resultante da respuestas absurdas.

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 1.915, no ha dejado de dar frutos, 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, sólo 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, sólo escribir el Modelo Estándar en su totalidad requeriría, siendo escueto, un par de páginas de una 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 está 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 cómo 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 Peter van Nieuwenhuizen, de la Universidad del Estado de Nueva York en Stoney Brook que desarrollaron esta nueva teoría en un espacio de once dimensiones.

Despúes, ese movimiento continuó hasta las conocidas versiones de las teorías de supergravedad, supersimetría, teoría de cuerdas, la cuerda heterótica, supoercuerdas y, finalmente, la Teoría “matriz”, del “misterio”,  teoría  “madre” ,  “maravillosa”, o, simplemente la Teoría M que, en realidad es un compendio de todas las versiones y en 11 dimensiones nos viene a querer decir que ahí están todas las respuestas que esperamos recibir a las preguntas formuladas hace mucho, nuchísimo tiempo y que, hasta el momento, no han tenido respuestas.

Uno de los grandes “logros” de estas nuesvas teorías es que, al elevar las dimensiones del espacio, se crea un mayor lugar en el que, cómodamente caben la Teoría de la Relatividad General y de la Mecánica Cuántica sin que, al estar juntas, salten las chispas de la incompatibilidad.

¡Ya veremos en que puede quedar todo esto!

emilio silvera

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Esta entrada fue publicada el domingo, 21 de marzo de 2010 a las 9:42 y está clasificada bajo: Sin categoría. 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
    emilio silvera
    el 21 de marzo del 2010 a las 19:08

    El Modelo Estándar de la Física resulta ser una combinación de la Cromodinámica cuántica, para describir interacciones fuertes; la teoría electrodébil, para dar una descripción unificada de la interacción electromagnética y las interacciones débiles, y la teoría general de la relatividad, para describir las interacciones gravitacionales clásicas.

    Aunque el Modelo estándar, en principio, da una descripción completa de todos los fenómenos conocidos, es considerada por muchos físicos como una teoría incompleta, pues tiene muchas características arbitrarias (como el bosón de Higgs para justificar la masa a las partículas), y, además, no contiene una de las fuerzas: La Gravedad.

    Se necesita encontrar una nueva y más potente teoría cuantíca-gravitatoria que, al contener a todas las fuerzas de la Naturaleza, nos describa el mundo que nos rodea de manera más real y no fraccionariamente como ahora lo hace el Modelo estándar. 

    Responder
  2. 2
    Ramon Marquès
    el 21 de marzo del 2010 a las 20:39

    Hola amigo Emilio:
    Yo considero que el Modelo Estándar ha cosechado muchos éxitos y no hay razón para que no pueda seguir cosechándolos. pero le falta una infrestructura que intuyo que está en el vacío espacial: energía oscura, gravedad… Cuando se entienda este vacío espacial y se vea  como infraestructura supongo que sí que este Modelo será sustituído por otro con mayor coherencia.
    Amigo Emilio, un abrazo. Ramon Marquès

    Responder
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