El CERN está poblado sobre todo por experimentalistas: cazadores de partículas que se rompen la cabeza montando proyectos viables. Sin embargo, existe un selecto grupo de mentalistas que conforma el departamento de Física Teórica, la guarida de una “trinca infernale” compuesta por Álvaro de Rújula, John Ellis y Luis Álvarez Gaumé. Ellos representan una especie de oráculo al que los experimentales recurren cuando no tienen idea por dónde deberían seguir rastreando.
En varias ocasiones me han hablado de su obsesión: SUSY (Súper Simetría). Para ello es necesario replantearse la idea del vacío, el cual está lleno de eventos muy cortos. Y suceden en distancias tan pequeñas que, a lo lejos, parece como si no pasara nada. Sin embargo, si nos acercamos veremos las fluctuaciones entre lo que es y la nada. Las partículas que se crean desde la nada tienen una realidad potencial, virtual, que puede realizarse si adquieren la energía suficiente. Viven en una especie de limbo hasta que algún trozo de energía las rescata. Y cuanto más pequeña es la masa de las partículas que se crean y destruyen en el vacío, más fácil será extraerlas de esa zona trémula, indecisa entre ser y no ser, y llevarlas al mundo de las partículas reales.
Al igual que John Ellis y Álvarez Gaumé, de Rújula piensa que existe una serie de partículas en una zona obscura, vacía en apariencia, que esperan ser descubiertas. He aquí el nuevo propósito del LHC y los experimentos que se han montado a su alrededor. En ellos los teóricos tienen varias cosas qué decir.
Se espera que en las colisiones de altísimas energías entre protones se observen algunas de estas nuevas partículas de manera indirecta mediante los efectos de su participación como partículas virtuales en determinados y muy raros procesos de decaimiento. Al estudiar tales procesos, en los experimentos es posible examinar escalas de masas mucho mayores a las que se obtienen directamente mediante el LHC. Esto es así dado que la mecánica cuántica y el principio de incertidumbre de Heisenberg permiten que las partículas virtuales adquieran masas que no están limitadas por la energía del sistema. Las investigaciones basadas en partículas virtuales se hallan limitadas por la precisión de las mediciones, no tanto por la energía del colisionador.
John Ellis me cuenta cómo surgió la idea de los “diagramas del pingüino” (al dibujar las trayectorias de las partículas, éstas delinean la silueta de dicha ave marina), mientras estudiaba ciertos aspectos de la violación de la simetría, pues no se sabe por qué se rompió la paridad de materia y antimateria que existía en el universo primitivo. En la primavera de 1977, junto con Mark Chanowitz y Mary K. Gaillard, predijeron la masa del quark b (beauty) antes de que fuera encontrado en Fermilab por Leon Lederman y su equipo unas semanas más tarde. Entonces John se puso a estudiar su fenomenología y a dibujar pingüinos.
Hoy en día una región para experimentar es precisamente las transiciones raras de quarks b a quarks s (strange), en las que se producen un par de muones, llamados dimuón. En tales procesos el quark cambia de sabor pero no de carga, lo cual está prohibido por el Modelo Estándar en ciertas condiciones. No obstante, en diagramas de orden superior, como los “pingüinos electrodébiles” de John Ellis, es factible que haya posibilidades de descubrir nuevas partículas. El experimento LHC-b quizá sea un buen lugar para encontrar esta clase de “pingüinos”.
La existencia de partículas súper simétricas es algo por lo que los tres pondrían las manos en el fuego. El que existan otras partículas como las que conocemos pero con diferentes masas ha hecho que se pronuncien por una Teoría de la Gran Unificación. Afirman que, visto de una manera, el Modelo Estándar predice que todas las partículas deberían carecer de masa, cosa que contradice lo que observamos a nuestro alrededor. Entonces los teóricos pensaron que habría por ahí un campo y una partícula causante de la aparición de los cuerpos masivos. Finalmente se encontró el mecanismo de Higgs pero causó sorpresa que fuese tan liviano, cuando su interacción con partículas que predice dicho Modelo Estándar tiende a hacerlo más pesado.
Una explicación sería que existieran entidades súper simétricas, las cuales tendrían sus propias masas, de manera independiente a su interacción con las del Modelo Estándar. Sabemos que, según esta teoría, existen dos clases de partículas dependiendo de su espín: bosones y fermiones. Estos últimos tienen la mitad de una unidad de espín, mientras que los bosones tienen 0, 1 o 2 unidades de espín. Según SUSY, cada partícula del Modelo Estándar tiene una súper gemela que difiere en media unidad de espín. Esto implica que bosones y fermiones se acompañan mutuamente, mantienen una liga a pesar de sus diferencias, por ejemplo, que los primeros suelen permanecer todos en el mismo estado, mientras que los fermiones prefieren un estado diferente para cada uno.
Álvarez Gaumé cita a Heráclito cuando me habla de sus ideas acerca de la materia obscura. Habla de la armonía visible e invisible, de que, al fin y al cabo, la más importante de entender es la segunda. Es partidario decidido de las súper cuerdas, dimensiones que quedaron “escondidas” en un momento después del Big Bang.
Ellis, de Rújula y Álvarez Gaumé coinciden en que buscar partículas SUSY, las más ligeras jamás descubiertas y eléctricamente neutras que interactúan débilmente con las partículas del Modelo Estándar, nos llevará a abrir una rendija hacia el enigmático mundo de la materia obscura. Para la trinca infernale, dicho Modelo explica sólo una parte del rompecabezas; necesita de SUSY para iluminar el resto del cuadro, y se ve muy negro. Según John, “apenas ahora podemos decir que empezamos a entender el universo en un puñado de átomos”.
escritor y divulgador científico. Su libro más reciente es Nuevas ventanas al cosmos (loqueleo, 2020).
