El Modelo Estándar de la Física. Una teoría bella y útil

Superciencia. Número 98

El universo no es solo más extraño de lo que pensamos, es también más extraño de lo que podemos pensar.
Werner Heisenberg                                             

Los experimentos de Rutherford, a principios del siglo XX, mostraron que el átomo contiene un núcleo positivo formado por protones alrededor del que giran partículas negativas: los electrones.

Posteriormente este ingenioso investigador vislumbra la existencia de una partícula que existe en el núcleo de átomos más grandes que el hidrógeno, incluso en el deuterio y el tritio, isótopos del hidrógeno. Esta partícula, de acuerdo a los cálculos de Rutherford, debería tener masa pero carecería de carga eléctrica. La enigmática partícula fue descubierta años más tarde por el físico inglés James Chadwick a la que llamó neutrón.

Más tarde se descubrió que los neutrones y los protones estaban formados por quarks. Es así como se comenzó a construir el modelo que explica la constitución de la materia: El Modelo Estándar.

Una sencilla explicación para ilustrarnos acerca del Modelo Estándar nos dice que las partículas elementales de la naturaleza han sido clasificadas en dos tipos: Los fermiones y los bosones.

  1. Los fermiones son las partículas constitutivas de la materia. Ejemplo de fermiones son los quarks y los leptones. Existen seis quarks y seis antiquarks. También existen seis leptones que son: el electrón, el electrón neutrino, el muon, el muon neutrino, el tau y el tau neutrino y sus correspondientes antipartículas.
  2. Los bosones son partículas que transmiten las fuerzas de interacción entre los fermiones. Hasta ahora ha sido posible detectar 5 bosones:
  • El fotón, portador de la fuerza electromagnética.
  • Los bosones  Z y W, portadores de la fuerza nuclear débil causante de la radiactividad.
  • Los gluones W, portadores de la fuerza nuclear fuerte.
  • El bosón de Higgs descubierto recientemente en el  Large Hadron Collider (LHC) cerca de Ginebra Suiza En 2012 y que es el causante de la masa.

El gravitón, causante de la fuerza de gravedad, es un bosón que está a punto de descubrirse pues se han detectado las ondas gravitacionales, ondulaciones del espacio tiempo predichas por la Teoría de la Relatividad General de Alberto Einstein1

Suenan elegantes las palabras de Alan Guth del MIT cuando dice: “Una y otra vez los físicos han sido guiados por su sentido de la belleza, no solo para desarrollar nuevas teorías sino incluso para juzgar la validez de teorías físicas una vez que estas han sido desarrolladas, parece que estamos aprendiendo a anticipar la belleza de la naturaleza en su nivel más fundamental” (Guth, 1999).

 

Bibliografía

Guth, A. (1999). El Universo Inflacionario. La búsqueda de una nueva teoría sobre el origen del cosmos. Madrid, España: Editorial Debate, S.A.

Lozano, L. (2015). El vacío y la nada. ¿Qué había antes del big bang? España: Colección RBA.

 

1La señal de la onda gravitacional GW150914 fue detectada por los detectores de LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) en Hanford -H1- (Washington, EE. UU.), y Livingston -L1- (Luisiana, EE. UU.), a las 09:50:45 UTC del 14 de septiembre de 2015.