El CERN tiene un plan ambiciosísimo: quiere derribar la teoría especial de la relatividad de Einstein
Los quarks, las partículas elementales que constituyen los protones y los neutrones del núcleo atómico, son fermiones. Y los electrones, también. Los hay de varios tipos, aunque a los físicos les gusta más hablar de ‘sabores’: arriba (up), abajo (down), encanto (charm), extraño (strange), cima (top) y fondo (bottom). Los más frecuentes en la materia ordinaria son los quarks arriba y abajo, aunque el que más nos interesa en este artículo es el quark cima por una razón muy interesante: es la partícula elemental más pesada que podemos encontrar en la naturaleza.
Un apunte interesante dado que nos movemos en el ámbito de los fermiones: la supersimetría es un modelo teórico de la física de partículas que propone la existencia de una partícula hipotética que está emparejada con cada una de las partículas fundamentales que conocemos. Persigue explicar la relación existente entre los bosones, que tienen un espín con valor entero, y los fermiones, que tienen un espín semientero. No obstante, es importante que no pasemos por alto que es un marco teórico hipotético que, por tanto, todavía no ha sido observado en la naturaleza. Ni siquiera experimentalmente.
El CERN ha investigado si el quark cima respeta la teoría especial de la relatividad
La mecánica cuántica y la teoría especial de la relatividad formulada por Albert Einstein constituyen el corazón del Modelo Estándar de la física de partículas. Hasta ahora esta teoría del popular físico alemán ha resistido impertérrita el paso del tiempo, pero los científicos no dejan escapar la más mínima oportunidad a la hora de ponerla en apuros. Y es lo ideal debido a que es una de las estrategias más eficaces cuando lo que se persigue es ir más allá de los sólidos muros del Modelo Estándar con la esperanza de elaborar nueva física.
Algunos modelos específicos de la teoría de cuerdas proponen que a energías muy altas la relatividad especial dejará de ser válida
La simetría de Lorentz reside en el núcleo mismo de este modelo. A grandes rasgos esta propiedad justifica que los resultados experimentales son independientes de la orientación y la velocidad con las que se lleva a cabo el experimento en el continuo espacio-tiempo. Parece un concepto complicado, pero, si pensamos en él con un poco de detenimiento, no lo es tanto. Sea como sea lo realmente importante es que hasta ahora todos los experimentos que han llevado a cabo los físicos han respaldado la simetría de Lorentz.
Sin embargo, y aquí llega lo más interesante, algunas teorías, como modelos específicos de la teoría de cuerdas, proponen que a energías muy altas la relatividad especial dejará de ser válida y las observaciones experimentales pasarán a depender de la orientación del experimento en el espacio-tiempo. De ser así la simetría de Lorentz se rompería. Sobre el papel, debería ser posible identificar esta ruptura en el nivel de energía con el que trabajan los físicos en el detector de partículas CMS del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear).
Durante meses los investigadores del experimento CMS han analizado meticulosamente las propiedades de los pares de quarks cima producidos en las colisiones del LHC (Gran Colisionador de Hadrones). Y su resultado es muy interesante: la tasa de producción de pares de quarks cima permanece constante a pesar de que la dirección de los haces de protones del LHC y la dirección promedio de los quarks cima producidos en el experimento cambian dependiendo de la hora del día debido al giro de la Tierra sobre su eje. Esto significa que no existe una dirección preferente en el continuo espacio-tiempo capaz de condicionar la producción de quarks cima. Y, por tanto, la simetría de Lorentz sigue intacta. Y la teoría especial de la relatividad sigue siendo válida.
Imagen | CERN
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