«

»

Dic 12 2019

FÍSICA DE PARTÍCULAS Y COSMOLOGÍA EN NUESTRO CENTRO

El pasado 3 de diciembre tuvimos la oportunidad de escuchar una interesantísima videoconferencia (vía Skipe) a cargo de Carlos Pena Ruano, profesor del departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid y miembro investigador en el Instituto de Física Teórica IFT.

Con una didáctica introducción, nos hizo un recorrido por toda la materia conocida, desde lo muy pequeño a lo muy grande, llevándonos a números que escapan al control de nuestra mente por su inmensidad o su proximidad a cero. Nos explicó cómo nuestro conocimiento avanza paralelamente al desarrollo de aparatos de medición, de manera que telescopios cada vez más potentes, capaces de recoger las franjas del espectro electromagnético de menor longitud de onda, permiten llegar muy lejos en la observación del Universo, así como los microscopios electrónicos permiten llegar a la naturaleza más íntima de la materia.

Todos salimos del instituto asumiendo que la materia está constituida por átomos, y estos contienen en su centro un pequeño núcleo en el que está concentrada toda la masa, en forma de protones y neutrones.  En poco más de un siglo, hemos descubierto el electrón (1897), el protón (1918) y el neutrón (1932), y en los siguientes años hasta la actualidad hemos dado un paso más descubriendo partículas más pequeñas en el interior de los protones y neutrones. Gracias a avances técnicos, a la creación de aceleradores de partículas como el CERN, el mayor organismo europeo en investigación nuclear, hemos sido capaces de hacer chocar chorros de protones a gran velocidad para poder averiguar si hay algo en su interior (algo parecido a hacer chocar dos huchas de barro violentamente para ver qué tipo de monedas contiene). Los “trozos” que salen de estos choques pueden estudiarse mediante detectores de partículas, unos “ojos” especiales capaces de reconocer los rastros dejados por las partículas.  Hoy día ya tenemos una especie de tabla periódica del siglo XXI formada por las siguientes partículas conocidas que constituyen el Modelo Estándar de Partículas.

Conocer la naturaleza de estos “trozos” nos permite hacernos una idea de cómo fue el inicio del universo. Los astrofísicos han estimado la edad del Universo en unos 13780 millones de años, de los cuales los primeros 300.000 años son un misterio. En observación astronómica, mirar lejos, es mirar al pasado, pero hay una frontera en esos años en los que aún no se había “hecho la luz” en forma de fotones. Es probable que esto no te parezca muy útil en tu vida cotidiana ni te dé de comer, pero debes saber que el trabajo en el CERN es sumamente importante y tiene grandes repercusiones en nuestro día a día. En el CERN, hay “ojos” capaces de detectar partículas y sus interacciones, como el CMS (Compact Muon Solenoid).

lustración 1. Foto tomada en Junio de 2019 durante la parada técnica. Observad la altura equivalente a un edificio de varias plantas

Ilustración 2.  Obtenida de: 
https://s6.eestatic.com/2019/01/16/actualidad/Actualidad_368976204_130433314_1024x576.jpg

Debido a la necesidad de intercambio rápido de información entre los miembros de la comunidad científica, surgió allí la web, y la ingente cantidad de datos que allí se genera, ha hecho avanzar en el almacenamiento y gestión de datos informáticos, no sólo en soporte físico, sino también en la creación de nubes (de Google,de  Amazon, etc.). Aunque quizás la repercusión más importante sea en el campo de la medicina, lo que hace que en al menos en el mundo desarrollado tengamos acceso a pruebas médicas que permiten mejores diagnósticos y por tanto mejoran la asistencia sanitaria y nuestra calidad de vida.

Conocer las distintas formas de obtención de energía es vital para nuestro avance como especie, sin perder nuestra conexión con el resto de la naturaleza, porque no dejamos de ser una especie más absolutamente dependiente del resto y además muy frágil. La cosmología es una ciencia que estudia el cosmos, su origen, sus límites, su evolución. Interpretar el mundo en el que vivimos ha sido una inquietud constante en todas las culturas y civilizaciones, y la espiritualidad y religión de cada una de ellas le han dado interpretaciones más o menos creativas que coinciden en un universo estático, creado por una o varias divinidades superiores; sin embargo, hoy día sabemos que el universo es cambiante y que puede evolucionar expandiéndose o contrayéndose. Hay observaciones claras que explican su expansión porque hay distancias entre galaxias que aumentan, lo que puede suponerse por el desplazamiento de las longitudes de onda de la luz que nos llega hacia el rojo (redshift en inglés). El siguiente vídeo os puede ayudar a entenderlo.

Por otra parte, observando los bordes de algunas galaxias se comprueba que giran a una velocidad mayor de la esperada, esto se puede comprender si en el interior de la galaxia hay más materia de la estimada según las observaciones, de ahí la necesidad de justificar ese exceso de materia con la llamada “materia oscura”.

Si observamos el diagrama anterior, comprobamos que realmente conocemos muy poco de nuestro universo, y qué sólo en el caso de que seas un alumno de ciencias profundizarás algo más en su conocimiento. Por eso organizamos esta charla y tratamos de que nuestros jóvenes se  familiarizaran  con el modelo estándar formando nuestros tres equipos: los quarks, los leptones y los bosones. En las siguientes imágenes podemos ver “algunas partículas” posando sonrientes o escuchando atentamente la videoconferencia.

Esperamos que perdure en sus recuerdos del instituto y ojalá entre ellos se encuentre algún físico teórico.

No podemos terminar esta entrada sin citar a dos grandes figuras de la física teórica, John Ellis y Sau Lam Wu,  a las que este pasado verano, una de nuestras profesoras, tuvo la oportunidad de conocer  durante un curso de formación para el profesorado en el CERN, gracias a una beca de Fundación Aquae. Le pidió a  John Ellis, que os dedicara este mensaje:

Y visitó a Sau Lam Wu en su despacho, una física teórica casi octogenaria que descubrió el quark charm (encanto), una mujer de cuya vida perfectamente se podría hacer una película en Hollywood, pero que, como tanto talento femenino, permanece en el anonimato fuera de su ámbito.

Ilustración 3. Sau Lam Wu, en su despacho en el CERN. Junio de 2019

Quién sabe si entre los alumnos del Jorge Santayana se encuentra algún físico teórico o física teórica. Vosotros sois el futuro. Aprended de los mejores.

 

 

 

 

2 comentarios

  1. Luis Ángel de la Fuente

    Me ha gustado mucho este artículo en especial por la ilusión que rezuma todo el proyecto que seguro está respaldado por un equipo de profesores de gran nivel. Ánimo y a seguir en esta línea

  2. Sergio

    Fue una charla muy interesante en la que todos los alumnos que estuvimos allí presentes aprendimos muchas cosa nuevas y reforzamos otras que ya conocíamos

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *