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Anomalía detectada en el Gran Colisionador de Hadrones podría cambiar la teoría con que se explica el universo

Ciencia

Por: pijamasurf - 04/19/2017

Después de la confirmación de existencia del bosón de Higgs, científicos del CERN han intentado ir más allá del modelo que explica casi todos los fenómenos conocidos del universo físico –y al parecer, lo han conseguido–

Si algo ha sido estudiado exhaustivamente es el universo. Desde los tiempos en que el ser humano no contaba más que con sus ojos para observar las estrellas, hasta ahora en que nos servimos de grandes y avanzados telescopios y de otras tecnologías no menos impresionantes, la vastedad cósmica que nos rodea y en la cual también habitamos es un objeto permanente de fascinación, investigación y conocimiento.

A partir de la década de 1970, casi todo lo que se sabía hasta entonces y se supo después sobre el universo se integró en una sola teoría, el “modelo estándar de la física de partículas”, que describe y explica tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas del universo, a saber: el electromagnetismo, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil (dejando fuera la gravedad); asimismo, incluye una clasificación de las partículas elementales conocidas. Se trata, hasta cierto punto, de una teoría que aspira a explicar todo fenómeno físico que sucede en esta realidad, aunque, paradójicamente, deja fuera muchos enigmas del cosmos, como el comportamiento de las partículas de materia oscura o el funcionamiento de la gravedad (que hasta ahora sólo se ha explicado con la teoría general de la relatividad de Einstein).

Por estos días, sin embargo, el modelo estándar se ha tambaleado a raíz de una observación realizada en el Gran Colisionador de Hadrones, esa máquina portentosa que cada cierto tiempo se vuelve noticia y gracias a la cual hace un par de años se comprobó la existencia del bosón de Higgs, la llamada “partícula de Dios” necesaria para explicar cómo después del Big Bang la materia adquirió masa.

Entre los experimentos que se mantienen en el CERN (el centro donde se encuentra el Colisionador), uno en especial tiene como propósito recrear las condiciones del Big Bang para saber qué ocurrió después de éste para que la materia sobreviviera y, eventualmente, formara el universo. A esto se le conoce como LHCb, siglas en inglés para “Large Hardon Collider beauty experiment”, en marcha desde el 2016. Entre otros resultados, el LHCb ha descubierto cinco nuevas partículas y ha aportado evidencia para probar la asimetría entre la materia y la antimateria.

En su experimento más reciente, al hacer colisionar un tipo de partículas elementales llamadas mesones B (formadas por un quark y un antiquark), el LHCb puso en duda las predicciones del modelo estándar en cuanto al número y tipo de partículas que deberían producirse por este choque.

Según el modelo, dicha colisión debería producir electrones y muones en partes iguales (ambos, partículas de masa baja e interacción débil y electromagnética), pero en el experimento del LHCb se observó que la colisión de mesones B genera 30% menos muones que electrones –fenómeno que en la física de partículas se conoce como “decaimiento”.

Los científicos involucrados en la prueba mostraron estas observaciones sólo como una “indicación”, no tanto como un descubrimiento. Sin embargo, de corroborarse, sin duda esto podría ser el primer paso en uno de los principales objetivos del CERN: encontrar nuevos caminos para la física de partículas más allá del modelo estándar.

 

Algunos términos útiles

Gran Colisionador de Hadrones: una máquina con forma de anillo de 27km de circunferencia en Ginebra, dentro las instalaciones del CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), en donde es posible acelerar partículas a una velocidad cercana a la de la luz, con el objetivo de hacerlas colisionar. Este choque produce otras partículas debido a la energía liberada, usualmente inestables y con un tiempo de existencia de milésimas de nanosegundo.

Partículas elementales (o fundamentales): las partículas que conforman la materia conocida y las cuales reciben este nombre porque no se conoce que estén compuestas por otras partículas (es decir, no tienen estructura interna). Se clasifican de acuerdo a su “espín” (castellanización de spin, giro) en dos categorías fundamentales: fermiones y bosones. Todos los fermiones conocidos tienen espines semienteros y los bosones espines enteros.

Entre los fermiones se encuentran los quarks y los leptones (y sus respectivas antipartículas: antiquarks y antileptones, que son idénticos en todas sus características excepto por la carga, que en su caso es negativa).

Los quarks son las partículas que conforman los hadrones y se caracterizan por tener una interacción nuclear fuerte.

Los leptones son partículas de interacción débil y electromagnética y se dividen en seis tipos: electrón, electrón neutrino, muon, muon neutrino, tauón y tauón neutrino (con sus correspondientes antipartículas).

Los bosones se dividen en fotón, bosón W, bosón Z, gluón, bosón de Higgs y gravitón (este último de existencia aún no comprobada). Los bosones elementales son los responsables de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas del universo.

Fuerzas o interacciones fundamentales: las interacciones subatómicas básicas conocidas, resultado de la excitación cuántica entre partículas. Las fuerzas fundamentales son cuatro: la gravitacional, la electromagnética, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil.

 

Fuentes

https://www.universetoday.com/135091/cern-declares-war-standard-model/

http://www.thehindu.com/sci-tech/science/how-a-new-discovery-shakes-up-the-standard-model-of-particle-physics/article18112302.ece

http://www.lavanguardia.com/ciencia/20170419/421840766866/cern-lhc-particula-nueva-fisica.html

La ciencia misma demuestra que la realidad objetiva no existe

Ciencia

Por: pijamasurf - 04/19/2017

Físico explica cómo una visión científica rigurosa indica que la realidad objetiva no existe

En 1952, Niels Bohr escribió: "Aquellos que no han entrado en shock cuando primero supieron de la teoría cuántica no la pudieron haber entendido". Esto es debido a que la física cuántica estremece completamente la realidad convencional de la física clásica, que sigue dominando en la mente colectiva. Mayormente la teoría cuántica destruye la noción fundamental de la ciencia, que existe una realidad objetiva, independiente de la observación subjetiva. Lo explico así Werner Heisenberg: "lo que observamos no es la naturaleza en sí misma, sino la naturaleza expuesta a nuestros métodos de interrogación". 

Seguimos viviendo intelectualmente en un mundo de hace más de 100 años, lo cual no es extraño, ya que lo que postula la física cuántica es realmente radical y va en contra de una noción profundamente arraigada en nuestra percepción: aquella de un mundo sólido separado en un sujeto y un universo de objetos. Pero, como dice José Ignacio Latorre, catedrático de física cuántica en la Universidad de Barcelona: "La ciencia desmonta el prejuicio de una preexistente realidad objetiva y local... La ciencia desmonta esta hipótesis que creíamos sólida. ¡Con prejuicios... no eres científico!". Es un prejuicio que la mayoría de los científicos parecen todavía defender la objetividad de la realidad, algo hasta cierto punto natural pues, por la dureza de la costumbre, es más fácil moverse en un mundo donde se piensa que todas las cosas son sólidas e independientes. Asimismo, abandonar la noción de una realidad objetiva pone en crisis a la ciencia en tanto que coloca en entredicho muchos de sus fundamentos y su aparente poder por sobre las demás formas de conocimiento, esencialmente esa idea de que la ciencia tiene la exclusividad de lo "objetivo", un conocimiento superior que hoy sabemos que es ilusorio. Por otro lado, también es cierto que la física clásica funciona bien en el plano de la realidad ordinaria. Si olvidáramos que las cosas tienen una naturaleza espectral y metiéramos la física cuántica en el clóset, podríamos seguir adelante sin inquietarnos demasiado por la naturaleza fundamental del universo. Latorre explica:

La física clásica es determinista, pero todos los experimentos de mecánica cuántica demuestran que venimos del azar. Y nos enseñan humildad: ¡nos dicen que no tenemos derecho a conocer la realidad!... Cada experimento a escala subatómica, cuántica, nos dice que sólo podemos captar alguna información (posición, movimiento...) del electrón y de otras partículas, ¡pero no conocer su esencia! En cuanto las miras, inevitablemente las perturbas y alteras... La realidad es un concepto sutil. Existe en la medida en que la miras. Acercarte a conocerla... la condiciona, ¡la crea!

Lo anterior hace referencia al problema de la observación en la mecánica cuántica, algo que llevó a John Wheeler a formular su teoría de un universo participativo, en el cual el cosmos entero existe de manera dependiente de un observador y la información juega un papel primordial. Andréi Linde, uno de los físicos más reconocidos del mundo, nos recuerda esto mismo:

Debemos recordar que nuestro conocimiento del mundo empieza con la percepción, no con la materia. Estoy seguro de que mi dolor existe, porque mi "verde" existe, y mi "dulce" existe. No necesito prueba de su existencia, porque estos eventos son parte de mí; todo lo demás es una teoría.

¿Acaso no es la más grande alucinación, defendida por tantos científicos materialistas, considerar que el mundo está lleno de objetos materiales independientes, de alguna manera autoexistentes, más reales que nuestra propia percepción? Esta noción es paradójicamente metafísica, ya que no podemos comprobar de ninguna manera que existan realmente estos objetos (de los cuales se deriva la objetividad) porque dependemos de nuestra percepción para conocerlos, les proyectamos una realidad metafísicamente.