La Física nos dará todas las respuestas

Roger Penrose afirma que, algunas de las afirmaciones de más peso, pueden ser descartadas (tal es el caso de la teoría de cuerdas ha proporcionado una teoría completa y consistente de la gravedad cuántica).  En mi modestia, estoy totalmente de acuerdo con él, y, según lo poco que sé al respecto me hace pensar que, la teoría de cuerdas, es una firme candidata para llegar a esa teoría cuántica de la gravedad, aunque de momento, le queda inalcanzable.

No obstante, sería injusto no admitir que parece habar algo de auténtica trascendencia “entre bastidores” en algunos aspectos de la teoría M de cuerdas.

Claro que, podría resultar que ese “algo” sea de interés puramente matemático, sin que haya ninguna razón real para creer que nos acerca más a los secretos de la naturaleza.

La teoría M de cuerdas es una teoría muy adelantada a su tiempo, incluso las matemáticas necesarias para desarrollarla al completo, nos son desconocidas.  Por otra parte, como me he cansado de escribir en otros trabajos anteriores, la energía necesaria para verificarla, no está a nuestro alcance.

La fuerza del argumento a favor de la teoría de cuerdas parace residir en varias relaciones matemáticas notables entre “situaciones físicas” en apariencia diferentes (normalmente, algo alejadas de la física el mundo real de la naturaleza).

¿Son una “coincidencia” estas relaciones, o hay alguna razón más profunda tras ellas? Si hablamos de matemáticas, las coincidencias sin una razón determinada, suelen ser más bien escasas.  Me inclino y apuesto por el hecho de que, para muchas de estas “coincidencias” hay realmente una razón, todavía no descubierta.

Algunos (no se si calificarlos de envidiosos o de tener carencia de ilusiones), han llegado a decir que, las teorías de cuerdas, no es seguro que estén haciendo física.  O, si la hacen, ¿qué área de la física están explorando realmente?

Se me ocurre pensar que, el mismo exceptismo encontró A. Einstein, en su tiempo, al formular sus famosas teorías relativistas y, sin embargo, nos trajo hasta aquí.

No parece que se pueda hacer una valoración adecuada de estas cuestiones sin mencionar el papel concreto de Edgard Witten.  Él es aceptado generalmente como la figura con más responsabilidad en la dirección de la investigación en la teoría de cuerdas (y la teoría M) desde finales de la década de los 80.  Ha tenido un papel primordial en el lanzamiento de la “segunda revolución en supercuerdas” en 1.995, pero ya entonces había establecido su preeminencia al iniciar varios desarrollos importantes en la teoría de cuerdas, y en muchas otras áreas que tienen cierta relación (no siempre obvia) con la teoría de cuerdas.  Sin duda Witten, ha sido, hasta el momento, el mejor conductor de la teoría de cuerdas.

Es interesante que en un nuevo trabajo que parece bastante importante Witten haya vuelto a consideraciones dentro de un espaciotiempo 4-dimensional estándar (aunque sigue habiendo súpersimetría).  Combinando ideas de la teoría de twistores y la teoría de cuerdas, Witten es capaz de obtener algunos resultados fascinantes concernientes a las interacciones de Yang-Mills de varios gluones.  Este trabajo es particularmente importante desde una perspectiva orientada a los twistores, y muy bien podría llevar a nuevos desarrollos.

La calidad de los logros intelectuales de Witten es extraordinaria.  Se puede comentar, por ejemplo, sobre los seminarios de matemáticas de Oxford (en la serie de geometría y análisis), en los que se ha anunciado algún enfoque nuevo y muy original de algún problema, y ha resultado que la idea seminal procedía en realidad de Witten.  A menudo, tales enfoques han abierto un nuevo campo, donde estas ideas imprevistas y nuevas han arrojado un potente fogonazo de luz original sobre problemas matemáticos difíciles (a veces problemas que previamente parecían intratables).  Sin duda, Witten posee una extraordinaria intuición y unos conocimientos matemáticos que sobrepasan a los de primer orden, su medalla Field, de 1.990, es más que justificada.  Sin embargo, sus capacidades, según las ideas que expone, están mas cerca de la observación profunda de la Naturaleza.  Si él tiene razón, entonces quizá este sea uno de los argumentos más contundentes para aceptar sus opiniones de que la súpersimetría y la teoría de cuerdas encuentran un profundo favor en la Naturaleza.  Por otra parte, ¡quizá sea un matemático más notable de lo que él mismo admite!

De todas las maneras, soy partidario de no apostarlo todo al mismo caballo, está claro que la teoría de cuerdas me encanta y sus perspectivas futuras me entusiasman.  Sin embargo, no quiero descartar otros caminos, otras ideas, otros puntos de vista dirigidos en otras direcciones porque ¿dónde está la verdad?

Con satisfacción, pudimos leer en la prensa que El Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) completa la instalación de un imán de 1.290 toneladas que recreará las condiciones del origen del Universo.

Los que estamos enamorados de la Física, hace mucho tiempo que esperábamos esta noticia.  Es el último complemento que se necesitaba instalar en una de las cavernas excavadas en el corazón montañoso del Jura.  Unidas por un túnel de 27 km de largo, que discurre a 100 metros de profundidad en la frontera entre el País francés y Suiza, en cuyo interior se alberga el Largue Hadrón Collider, el mayor colisionador de partículas jamás construido.  En escritos míos anteriores, ya mencionaba este descomunal proyecto, idea de Carlo Rubbia, premio Nóbel italiano y director responsable de la construcción del CERN.

Este enorme acelerador, es en realidad, un anillo dentro del cual se harán viajar haces de protones a altas velocidades y en direcciones opuestas que, en un momento dado, harán colisionar.  El violento encuentro alcanzará un nivel de energía hasta ahora jamás logrado: 14 TeV, capaz de recrear las condiciones cercanas a las existentes en los orígenes del Universo, apenas una décima de millonésima de segundo después del Big Bang.

El proyecto que lleva año desde su comienzo y ha pasado por diversas contingencias económico-políticas, parece haber llegado al final después de haber consumido un coste de 45.000 millones de euros.  Los Físicos lo denominan LHC, abreviando su nombre, y cuando se ponga en marcha en unos pocos meses, dará comienzo una excitante aventura a la búsqueda de muchas respuestas pendientes, allí se dará el primer paso para una nueva exploración del microcosmos de la materia.

Con este nuevo acelerador de partículas, será posible llegar más allá de los quarks, lo que, hasta el momento, era solo un sueño.  La tarea la realizaran cuatro imponentes instrumentos (el superimán CSM que acaba de ser colocado, Atlas, LHC-b y Alice) instalados en el gran anillo.

Si Demócrito de Abdera, aquel filósofo griego, pudiera estar aquí, sería testigo directo de lo equivocado que estaba al considerar indivisible el átomo, y, de cuanta razón tenía, al considerar que toda la materia estaba compuesta por átomos.

Sabido es por todos que el átomo, está formado, por un núcleo (donde reside la materia) rodeado por electrones.  En el núcleo residen dos protones y neutrones que, están formados por los quarks allí confinados y sujetos por gluones.  Sin embargo, se presiente que ahí no acaba todo, se espera hallar algo más, y es ahí donde entra la misión del nuevo acelerador colisionador LHC.

Para saber si hay algo más que los quarks, se necesitaba contar con algo capaz de generar energías hasta ahora imposibles, y, el LHC, lo podrá conseguir.  Su extraordinaria potencia es posible hoy gracias a las nuevas tecnologías, especialmente a los imanes superconductores que estarán congelados a 271 grados bajo cero.  De esta forma, permiten alcanzar en 27 km una energía de colisión para la cual, con imanes normales, se necesitaría disponer de un acelerador de 120 km.

¿Qué descubrirá este superacelerador?

“Ante todo, esperamos capturar el bosón de Higgs, capaz de descifrar la diferente masa de las partículas.  Conocido y previsto en la teoría, con él sabremos, además, de qué está formada la materia oscura presente en el Universo”.

Explica Humberto Dosselli, uno de los principios físicos del CERN.

Todo esto, salvo algunos detalles propios, es a grandes rasgos la noticia que, en el apartado de Ciencia, nos ha regalado hoy el diario El Mundo.

El premio Nóbel León Lederman, llamó al bosón de Higgs, la partícula “Divina”.  Él creía que, cuándo al fin la pudiéramos encontrar, encontraríamos también las respuestas a muchas preguntas pendientes de respuestas.

Yo me he alegrado mucho con esta noticia, estoy seguro de que, no dará mucho más de lo que se espera.  Puede ir más allá de los quark que podrían ser partículas complejas, puede que nos permita capturar al bosón de Higgs, pero además, aunque de manera indirecta, nos podrá dar señales sobre la existencia de las supercuerdas.  Sin embargo, en relación a la materia oscura, la verdad, no espero mucho, esa respuesta está en otra parte.

En 1.949, el Físico francés Louis de Broglie, que gano el premio Nóbel, propuso construir un laboratorio europeo de Física de partículas.  Su idea caló hondo en la comunidad internacional y, tres años más tarde 11 países europeos dieron el visto bueno y el dinero para construir el CERN, inaugurado en Ginebra en 1.954 y, al que tanto debe la Física.

Los aceleradores de partículas son un gran invento que ha permitido comprobar (hasta donde se ha podido, al menos), la estructura del átomo.   En el acelerador del Fermilab, por ejemplo, un detector de tres pisos de altura que ha costado unos ochenta millones de dólares capta electrónicamente los “restos” de la colisión entre un protón y un antiprotón.  Aquí la “prueba”, el “ver”, consiste en que decenas de miles de sensores generen un impulso eléctrico cuando pasa una partícula.

Todos esos impulsos son llevados a procesadores electrónicos de datos a través de cientos de miles de cables.  Por último, se hace una grabación en carrete de cinta magnética codificada con ceros y unos.  La cinta graba las violentas colisiones de los protones y antiprotones, en las que generan unas setenta partículas que salen disparadas en diferentes direcciones dentro de las varias secciones del detector.

La ciencia, en especial la física de partículas, gana confianza en sus conclusiones por duplicación; es decir, un experimento en California se confirma mediante un acelerador de un estilo diferente que funciona en Ginebra con otro equipo distinto que incluye, en cada experimento, los controles necesarios y todas las comprobaciones para que puedan confirmar con muchas garantías, el resultado finalmente obtenido.  Es un proceso largo y muy complejo, la consecuencia de muchos años de investigación de muchos equipos diferentes.

Yo puedo visualizar la estructura interna de un átomo.  Puedo hacer que me vengan imágenes mentales de nebulosas de “presencia” de electrón alrededor de la minúscula mota del núcleo que atrae esa bruma de la nube electrónica hacia sí.  Puedo ver los átomos, los protones y neutrones y, en su interior, los diminutos quarks enfangados en un mar de gluones.

Claro que, todo eso es posible, por el hecho de que, dicha imagen, me es muy familiar.  Creo que cada uno construirá sus propias imágenes conforme él las vea a partir de las ecuaciones o bien de cómo las formó en su mente a partir de sus lecturas o explicaciones oídas en charlas científicas.

Cuando entraron en escena David Politrer, de harvard, y Davil Gross y Frank Wilcrek, de Princeton, el panorama de lo que ocurría en el interior del núcleo, se aclaró bastante.  Ellos, descubrieron algo que llamaron libertad asintótica. Asintótico significa, burdamente, “que se acerca cada vez más, pero no toca nunca”.  Los quarks, según descubrieron los tres, tienen libertad asintótica.   La interacción fuerte se debilita más y más a medida que un quark se aproxima a otro.  Esto significa paradójicamente, que cuando los quarks están muy juntos se portan casi como si fuesen libres.  Pero cuando se apartan, las fuerzas se hacen efectivamente mayores.  Las distancias cortas suponen energías altas, así que la interacción fuerte se debilita a altas energías.

Esto es justo lo contrario de lo que pasa con la fuerza eléctrica.

Aún más importante era que la interacción fuerte necesitase una partícula mensajera, como las otras fuerzas y, en alguna parte le dieron al mensajero el nombre de gluón (de las ingles Blue, pegamento).

A todo esto, llegó Murray Gell-Mann con sus quarks para completar el panorama, adjudicó a estas diminutas partículas color y sabor (nada que ver con el gusto y los colores reales) y llegó la teoría denominada cromodinámica cuántica.  Todo aquello dio mucho que hablar y mucho trabajo a los teóricos y experimentadores y, al entrar en los años ochenta, se había dado ya con todas las partículas de la materia (los quarks y los leptones), y teníamos las partículas mensajeras, o bosones gauge, de las tres fuerzas, a excepción de la Gravedad.

emilio silvera

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