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¿Cómo se adquiere la masa?¿Dónde está la materia oscura?

Stephen Hawking“Si descubrimos una teoría unificada coherente, habrá de ser, en sus líneas generales, comprensible para todos y no solamente para unos pocos científicos. Entonces todos, filósofos, científicos y la gente corriente, seremos capaces de tomar parte en la discusión de por qué existe el universo y por qué existimos nosotros.”

Stephen W. Hawking (Historia del tiempo)

 

¿De qué está hecho nuestro Universo? ¿Por qué se comporta como lo hace?

Durante más de un siglo los físicos han tratado activamente de desvelar la estructura íntima de la materia, es decir, las partículas fundamentales de las que está formada la infinita diversidad que nos rodea y de formular las leyes que ligan entre sí a estos constituyentes para formar átomos, moléculas, estrellas y galaxias. La búsqueda ha revelado que más allá de lo evidente a nuestros sentidos hay un mundo en ebullición formado por pequeñas partículas y mensajeros que transitan entre ellas, intercambiando interminablemente energía en el espacio y en el tiempo.

¿Cómo adquieren masa las partículas?

Y, ¿por qué razón hay partículas masivas como los componentes básicos de nuestra materia (protones, electrones y neutrones), y otras como los fotones son inmateriales? Dice el físico Lyn Evans que el Universo primigenio, con sólo fotones, no necesitaba masa para evolucionar y si no hubiera aparecido la masa nosotros no hubiéramos tenido cabida en él.

CERNActualmente se conoce una amplia gama de partículas, además de las fundamentales, pero todavía no está claro cómo adquieren su masa.

En 2009 entró en funcionamiento uno de los mayores ingenios científico-tecnológicos de la historia, que involucra una capacidad energética asombrosa, el Large Hadron Collired (LHC) del CERN de Ginebra. Uno de sus objetivos es la búsqueda de la partícula divina, predicha teóricamente por Peter Higgs en 1964, que podría desentrañar el interrogante y verificaría el Modelo Estándar, de alguna manera un equivalente a la Tabla periódica para las familias de partículas y antipartículas de materia visible.

Existe una auténtica carrera científica por descubrir el Higgs, en el campo uniforme y constante del mismo nombre, donde las partículas poco masivas circularían con rapidez y las de mayor masa lo harían lentamente. A finales de 2011 los investigadores del CERN se encontraban en el umbral de comprobar definitivamente la existencia del ansiado bosón de Higgs.

¿Dónde está la masa que falta?

TúnelAngel Villar, responsable aragonés del laboratorio del túnel de Canfranc (Huesca), afirma que observaciones experimentales y argumentos teóricos concluyen que sólo el 0,5 % del Universo es visible. El resto, la materia oscura, se reparte entre materia ordinara invisible, un 3,5 %, un tipo de materia o energía del vacío desconocida, un 73%, y partículas exóticas (fotinos, neutralinos, wimps, axiones..). Trabajan en colaboración con otros grupos, especialmente con investigadores del experimento Gallex en el Laboratori Nazionali del Gran Sasso, ocupándose con preferencia en la tarea de encontrar axiones y wimps.

Las grandes instalaciones de telescopios terrestres también están involucradas en la búsqueda de materia-energía oscura entre las galaxias. Es el caso, en España, de los Institutos Astrofísicos de Canarias y Andalucía y el del recién nacido Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón, que, dirigido por Mariano Moles, está finalizando la construcción del telescopio T250, en el Pico del Buitre de la sierra de Javalambre (Teruel).

Enigmáticos candidatos

También los neutrinos han sido considerados candidatos. Están en el Sol y en los rayos cósmicos y se estima que los residuales del big bang son del orden de mil millones de veces más abundantes que protones y neutrones, pero son difíciles de capturar por su escasa interacción con la materia. Cowan y Reines los detectaron en el reactor nuclear de Savannah River en EEUU. Otros lugares especializados en neutrinos son Sage en Rusia, Kamiokande en Japón y el Sudbury Neutrino Observatory canadiense.

Boson de HiggsPioneros en su investigación en nuestro país fueron Angel Morales y su equipo de la Universidad de Zaragoza en las antiguas instalaciones de Canfranc, en el monte Tobazo.

Existen tres variedades, muónicos, tauónicos y electrónicos. Tras larga controversia, en la actualidad la comunidad científica admite mayoritariamente que tienen masa.

Recientemente han adquirido notoriedad por la noticia según la cual, investigadores del programa Ópera aseguran haber detectado pulsos cortos de neutrinos muónicos superlumínicos que podrían haber viajado desde el CERN al Gran Sasso con una velocidad un 0,0025 % mayor que la de la luz en el vacío.

Habrá que, siguiendo los rigurosos trámites de la Ciencia, confirmar la veracidad, pues pudo haber algún error experimental, con efectos distorsionadores en la medición. En caso de confirmación se violaría uno de los postulados básicos de la relatividad especial de Einstein según el cual la velocidad de la luz en el vacío es insuperable.

Estaríamos ante un vuelco incalculable en la física, comparable a la que se produjo a principios del pasado siglo. Tal vez podríamos viajar en el tiempo, como en la ciencia-ficción, y contárselo personalmente al propio Albert Einstein. Pero mantengamos prudente cautela, a la espera de nuevos acontecimientos, aunque la mayor parte de la comunidad científica se muestra, cuando menos, incrédula y escéptica.

La investigación básica debe continuar

EINSTEIN asombradoLa aventura de conocer esa misteriosa masa que nos falta es harto difícil por carecer de carga, no emitir ni luz ni otras radiaciones, además de no interaccionar con la materia normal o bariónica. Es constatable, no obstante, que la Ciencia actual y del futuro inmediato tiene a su disposición medios humanos e instrumentales para desentrañar esos misterios, lo que contribuiría poderosamente a profundizar en el conocimiento de microcosmos y macrocosmos y a la aclaración de algunas cuestiones no esclarecidas relativas al origen y evolución del Universo.

El trayecto recorrido en el campo de la Física de Partículas/ Física de Altas Energías ha sido fructífero, con el indiscutible liderazgo europeo. Las vanguardistas e interdisciplinares innovaciones técnicas implicadas en los experimentos de los aceleradores de partículas del CERN (criogenia, imanes superconductores, química de materiales, alta computación ….) son muy variadas y se ofertan como retorno a las industrias de los países miembros para el desarrollo de prototipos, transfiriendo la tecnología y ayuda necesarias.

Una de las preocupaciones de la Humanidad, desde sus principios, ha sido descubrir los constituyentes de la materia y las fuerzas que los unen y difundir los resultados obtenidos entre todos los seres humanos como un elemento importante de su bagaje cultural. Esto ya sería razón suficiente para el esfuerzo sostenido en esta investigación básica que, por otra parte, reporta importantes aplicaciones tecnológicas de provecho para la sociedad.

 

Glosario:

-Barión: Partícula nuclear (p.ej. protón o neutrón) formada por tres quarks.
-Bosón: Partícula transmisora de fuerzas.
-Hadrón: Partícula que experimenta interacción fuerte (mantiene unidos núcleos atómicos).
-Quark: Partícula elemental cargada.
-Tau y muón: Análogos del electrón, pero más masivos.
(Más información en: www.cern.es , www.ings.infinit.it , www.gtc.iac.es , www.unizar.es/Ifnae, www.cefca.es)

 

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1 comentario

  1. Es agradable saber que el universo no está vacío. Sólo que no lo vemos.

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