El CERN estรก poblado sobre todo por experimentalistas: cazadores de partรญculas que se rompen la cabeza montando proyectos viables. Sin embargo, existe un selecto grupo de mentalistas que conforma el departamento de Fรญsica Teรณrica, la guarida de una “trinca infernale” compuesta por รlvaro de Rรบjula, John Ellis y Luis รlvarez Gaumรฉ. Ellos representan una especie de orรกculo al que los experimentales recurren cuando no tienen idea por dรณnde deberรญan seguir rastreando.
En varias ocasiones me han hablado de su obsesiรณn: SUSY (Sรบper Simetrรญa). Para ello es necesario replantearse la idea del vacรญo, el cual estรก lleno de eventos muy cortos. Y suceden en distancias tan pequeรฑas 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 partรญculas que se crean desde la nada tienen una realidad potencial, virtual, que puede realizarse si adquieren la energรญa suficiente. Viven en una especie de limbo hasta que algรบn trozo de energรญa las rescata. Y cuanto mรกs pequeรฑa es la masa de las partรญculas que se crean y destruyen en el vacรญo, mรกs fรกcil serรก extraerlas de esa zona trรฉmula, indecisa entre ser y no ser, y llevarlas al mundo de las partรญculas reales.
Al igual que John Ellis y รlvarez Gaumรฉ, de Rรบjula piensa que existe una serie de partรญculas en una zona obscura, vacรญa en apariencia, que esperan ser descubiertas. He aquรญ el nuevo propรณsito del LHC y los experimentos que se han montado a su alrededor. En ellos los teรณricos tienen varias cosas quรฉ decir.
Se espera que en las colisiones de altรญsimas energรญas entre protones se observen algunas de estas nuevas partรญculas de manera indirecta mediante los efectos de su participaciรณn como partรญculas 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 asรญ dado que la mecรกnica cuรกntica y el principio de incertidumbre de Heisenberg permiten que las partรญculas virtuales adquieran masas que no estรกn limitadas por la energรญa del sistema. Las investigaciones basadas en partรญculas virtuales se hallan limitadas por la precisiรณn de las mediciones, no tanto por la energรญa del colisionador.
John Ellis me cuenta cรณmo surgiรณ la idea de los “diagramas del pingรผino” (al dibujar las trayectorias de las partรญculas, รฉstas delinean la silueta de dicha ave marina), mientras estudiaba ciertos aspectos de la violaciรณn de la simetrรญa, pues no se sabe por quรฉ se rompiรณ la paridad de materia y antimateria que existรญa 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 mรกs tarde. Entonces John se puso a estudiar su fenomenologรญa y a dibujar pingรผinos.
Hoy en dรญa una regiรณn para experimentar es precisamente las transiciones raras de quarks b a quarks s (strange), en las que se producen un par de muones, llamados dimuรณn. En tales procesos el quark cambia de sabor pero no de carga, lo cual estรก prohibido por el Modelo Estรกndar en ciertas condiciones. No obstante, en diagramas de orden superior, como los “pingรผinos electrodรฉbiles” de John Ellis, es factible que haya posibilidades de descubrir nuevas partรญculas. El experimento LHC-b quizรก sea un buen lugar para encontrar esta clase de “pingรผinos”.
La existencia de partรญculas sรบper simรฉtricas es algo por lo que los tres pondrรญan las manos en el fuego. El que existan otras partรญculas como las que conocemos pero con diferentes masas ha hecho que se pronuncien por una Teorรญa de la Gran Unificaciรณn. Afirman que, visto de una manera, el Modelo Estรกndar predice que todas las partรญculas deberรญan carecer de masa, cosa que contradice lo que observamos a nuestro alrededor. Entonces los teรณricos pensaron que habrรญa por ahรญ un campo y una partรญcula causante de la apariciรณn de los cuerpos masivos. Finalmente se encontrรณ el mecanismo de Higgs pero causรณ sorpresa que fuese tan liviano, cuando su interacciรณn con partรญculas que predice dicho Modelo Estรกndar tiende a hacerlo mรกs pesado.
Una explicaciรณn serรญa que existieran entidades sรบper simรฉtricas, las cuales tendrรญan sus propias masas, de manera independiente a su interacciรณn con las del Modelo Estรกndar. Sabemos que, segรบn esta teorรญa, existen dos clases de partรญculas dependiendo de su espรญn: bosones y fermiones. Estos รบltimos tienen la mitad de una unidad de espรญn, mientras que los bosones tienen 0, 1 o 2 unidades de espรญn. Segรบn SUSY, cada partรญcula del Modelo Estรกndar tiene una sรบper gemela que difiere en media unidad de espรญn. Esto implica que bosones y fermiones se acompaรฑan 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.
รlvarez Gaumรฉ cita a Herรกclito cuando me habla de sus ideas acerca de la materia obscura. Habla de la armonรญa visible e invisible, de que, al fin y al cabo, la mรกs importante de entender es la segunda. Es partidario decidido de las sรบper cuerdas, dimensiones que quedaron “escondidas” en un momento despuรฉs del Big Bang.
Ellis, de Rรบjula y รlvarez Gaumรฉ coinciden en que buscar partรญculas SUSY, las mรกs ligeras jamรกs descubiertas y elรฉctricamente neutras que interactรบan dรฉbilmente con las partรญculas del Modelo Estรกndar, nos llevarรก a abrir una rendija hacia el enigmรกtico mundo de la materia obscura. Para la trinca infernale, dicho Modelo explica sรณlo una parte del rompecabezas; necesita de SUSY para iluminar el resto del cuadro, y se ve muy negro. Segรบn John, “apenas ahora podemos decir que empezamos a entender el universo en un puรฑado de รกtomos”.
escritor y divulgador cientรญfico. Su libro mรกs reciente es Nuevas ventanas al cosmos (loqueleo, 2020).
