sábado, 30 de junio de 2012

La supersimetría: El futuro de la física explicada

Un evento de supersimetría simulada en el experimento ATLAS del Gran Colisionador de Hadrones. Créditos: ATLAS/CERN.

En el aire esta presente el rumor del descubrimiento del bosón de Higgs el 4 de julio que pondría en marcha el último hilo del Modelo Estándar de la física. Esto puede representar que se cierre el caso sobre cómo funciona el universo, ya que aunque el Modelo Estándar responde a muchas preguntas y ha sido muy eficaz en la predicción de la existencia de partículas que fueron descubiertas posteriormente, también genera un nuevo conjunto de preguntas que podrían resultar muy difícil de responder.

Conocer la masa del bosón de Higgs sería un logro espectacular, explica el físico teórico Lawrence Krauss de la Universidad Estatal de Arizona, cuyo libro sobre los entresijos de la física de partículas, Universo de la nada: por qué existe algo en lugar de nada, fue publicado en enero. "Pero si eso es todo lo que se descubre podría ser malo para todos, porque no explica cómo resolver los problemas del modelo estándar".

Ahí es donde entra en juego la supersimetría

El Modelo Estándar es el marco que los físicos de partículas usan para describir el comportamiento de todas las partículas subatómicas conocidas y las fuerzas fundamentales. A pesar de que ha sido un triunfo de la física de finales del siglo XIX, contiene varios temas sin respuesta. Durante años, muchos físicos han estado buscando teorías más allá del Modelo Estándar y entre los más populares es la supersimetría .

Una de las cuestiones sin respuesta aparente es la razón por la que las cuatro fuerzas fundamentales del universo: -la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza débil y la fuerza nuclear fuerte- tienen valores tan diferentes. Más concretamente, ¿por qué la fuerza débil es de aproximadamente 10 mil millones de veces más potente que la gravedad.

Esto es extraño, porque hasta en el nivel subatómico, las partículas cuánticas virtuales están constantemente moviéndose. Esta vacilación, si se deja sin trabas, debería presionar a la escala de energía de la fuerza débil lejos de su valor observado. La popularidad de la supersimetría deriva de su capacidad para evitar que esto suceda.

Como casi todo lo que tenga que ver con partículas subatómicas, la supersimetría es rara. En esencia, se dice que por cada aspecto que sabemos de acerca de partículas -como electrones, quarks y neutrinos- existe su correspondiente superpareja de mayor masa. Así que el electrón se combina con una partícula llamada s-electrón, los quarks tendrían s-quarks correspondientes (la mayor parte de la nomenclatura supersimétrica simplemente añade una "s" a las partículas conocidas.)

Si estos supercompañeros existen, tienen la propiedad de, naturalmente, anular las pequeñas sacudidas cuánticas que conducen la fuerza débil fuera de su rango observado. "Esa es una de las cosas que hace tan atractiva la supersimetría: puede mantener la balanza por separado", explica Krauss.

Algunas teorías de supersimetría tienen la ventaja adicional de proporcionar los candidatos ideales para la materia oscura. Algunos de los supercompañeros no interactúan con la luz, que es exactamente lo que una partícula de materia oscura debe ser.

El problema es que ni el LHC, ni su recientemente dado de baja homólogo estadounidense, el Tevatron, ha visto evidencia sólida de partículas nuevas y pesadas durante sus experimentos. A pesar de que seguir buscando en los rangos más altos de energía, los aceleradores de partículas no presentan ningún nuevo supercompañero.

"A medida que se excluyen cada vez más rangos de energía, los modelos de supersimetría más fácilmente mantienen las escalas separadas volviéndose cada vez más artificiales", reitera Krauss.

Los experimentos han excluido las más simples teorías supersimétricas. Los físicos pueden mantener y ajustar sus teorías, pero después de un tiempo estos ajustes finos empiezan a parecer arbitrarios.

Lo ideal sería que, junto con el bosón de Higgs, el LHC también encontrará la superpareja del bosón de Higgs "en los próximos años. Pero si el LHC no ve siquiera la evidencia de la supersimetría, ¿dónde queda la física de partículas?

"No sabemos", comenta Krauss. "La probabilidad de que vamos a construir otro gran acelerador de partículas no es buena. Por lo tanto, si esto es así, entonces estamos ante un dilema real".


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