De qué está hecho el universo: hacia una Teoría de Todo – The Economist – Summary
De qué está hecho el universo: hacia una “Teoría de Todo” Tomado de The Economist, “Known and unknown unknowns” Jul 31, 2008
A. Buscando de qué está hecho el universo
B. Buscando el Bosón de Higgs para completar el Modelo Estándar
C. Buscando el Gravitón, para unir la fuerza de la gravidad a la Teoría de Todo
D. Buscando los Neutralinos para explicar la Masa Negra del Universo
E. Buscando una “Teoría de Todo” que lo unifique todo
A. Buscando de qué está hecho el universo
A finales del 2008 empezó a funcionar el Large Hadron Collider (LHC) un acelerador de partículas en Ginebra que estará haciendo chocar protones contra protones. Esta máquina ocupa un túnel circular de 17 millas de perímetro, que costó unos $12 billones. ¿Para qué se va a usar semejando cosa? Se está explorando la fibra última del universo; se está definiendo de qué está hecha la materia y la energía. Con ello se quiere llegar a una “Teoría General Universal” que explique, con un solo conjunto de leyes, toda la mecánica (movimiento y masa) del universo.
B. Buscando el Bosón de Higgs para completar el Modelo Estándar
Se sabe que todo el universo está regulado por cuatro fuerzas:
- Fuerza de gravedad, por la que se atraen los objetos entre sí
- Electromagnetismo: es la fuerza que hace posible casi todo en el universo: hace que los cuerpos sólidos no colapsen sobre sí.
- Fuerza fuerte, se encarga de mantener juntos los quarks, los componentes de la materia.
- Fuerza débil, regula algunas formas de radioactividad.
Al presente, para explicar el universo y estas cuatro fuerzas, es necesario recurrir a dos teorías separadas:
1. La Teoría General de la Relatividad, que explica la gravedad por un retorcimiento del espacio.
2. El Modelo Estándar, que explica las otras tres fuerzas, a base de 17 partículas que existen en la materia (ver gráfica).
Ya se han descubierto 16 de esas partículas del Modelo Estándar:
- 4 bosones (que transportan fuerza, e incluyen a los fotones) y
- 12 fermiones ( que incluyen a los quarks y al los electrones) que explican la masa. Los quarks es de lo que están hechos los protones y los neutrones.
Además, para que el modelo funcione, se ha hipotetizado que existe un bosón más, el bosón de Higgs. Esta partícula serviría para explicar por qué los cuerpos tienen masa. De las primeras cosas que piensa hacerse en el LHC es verificar si esta partícula existe o no.
C. Buscando el Gravitón, para unir la fuerza de la gravidad a la Teoría de Todo
Con estas partículas se explican tres de las cuatro fuerzas que existen en el universo:
1. Electromagnetismo: transportado por los fotones.
2. Fuerza fuerte, transportada por los gluones.
3. Fuerza débil, transportada por los bosones Z y W.
Sin embargo, la cuarta fuerza que existe en el universo, la gravedad, no puede ser explicada con el Modelo Estándar. Con el LHC se espera poder descubrir que existen unas partículas, los gravitones que llevan la fuerza de la gravedad, de modo similar a como los gluones y los bosones W y Z llevan las suyas.
D. Buscando los Neutralinos para explicar la Masa Negra del Universo
Otra partícula que el LHC estára buscando son los “neutralinos”. Existe una teoría sobre la materia, llamada la “supersimetría”. Esta teoría predice que, para partícula del modelo estándar, existe una partícula simétrica, que todavía no se han descubierto, pero que sirve para contrapesar las características de su socio de una forma matemáticamente elegante, sin tener que recurrir a subterfugios para explicar el bosón de Higgs. Si los netrualinos existen, lo que está por demostrar, servirían para explicar la “materia negra” de la que el universo está llena.
Al mirar al universo con un telescopio, la realidad que se observa está distribuida así:
- Materia visible, el
4% de lo que se observa; - Materia negra: 22%, no emite luz, solo se detecta por sus efectos gravitacionales;
- Energía negra: 74% solo se deduce que existe porque se nota su efecto: está empujando al universo hacia afuera (contrario a la gravedad que lo empuja hacia adentro).
El que existan los neutralinos ayudaría a entender mejor la materia negra. Por ahora, las únicas observaciones se tienen de ellas es que parecen rodear a la materia visible (gas y estrellas) de las galaxias ayudando a que mantengan su forma. Cuando el universo tenía la mitad de la edad que tiene ahora, la materia negra flotaba en el espacio-tiempo como jirones de algodón. Ahora está puesta alrededor de la materia visible, de forma que el universo parece una esponja.
E. Buscando una “Teoría de Todo” que lo unifique todo
Finalmente, con estos misterios resueltos, o menos oscuros, se podrá llegar a una “Teoría de Todo”. Por ahora la candidata favorita para convertirse en teoría de todo, es la “Teoría de Cuerdas” (string theory). Esta teoría predice que la realidad tiene 11 dimensiones, en lugar de las 4 tradicionales (largo, ancho, profundo y tiempo). Posiblemente las otras 7 dimensiones sean muy pequeñas. En la teoría de cuerdas las partículas están vibrando en forma de cuerdas en esas dimensiones. La forma de la vibración determina la naturaleza de la partícula.
Recientemente ha aparecido una teoría que compite con las cuerdas, para explicarlo todo. Se llama la Teoría de Quantum Loop (o bucle cuántico). Esta teoría dice que las partículas solo se mueven en las 4 dimensiones de espacio-tiempo, pero que estas dimensiones forman unos “loops” unos bucles. Cuando estos bucles de espacio-tiempo se entrelazan de cierta manera, dan lugar a irregularidades que son las partículas.
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