El modelo estándar y el bosón de Higgs: El Modelo Estándar

Partes del especial «El modelo estándar y el bosón de Higgs»

Parte 1: El Modelo Estándar
Parte 2: Constituyentes básicos de la materia
Parte 3: Interacciones básicas
Parte 4: Simetrías básicas
Parte 5: Masa contra simetría
Parte 6: El mecanismo de Higgs
Parte 7: Una imagen sencilla
Parte 8: Ruptura espontánea de la simetría
Parte 9: Ruptura electrodébil
Parte 10: Al comienzo del universo…

Todo lo que sabemos actualmente sobre las partículas elementales está sistematizado en una teoría de gran éxito, llamada por los físicos el Modelo Estándar (ME). Dado que todo está hecho de partículas elementales, el Modelo Estándar representa lo que conocemos acerca de cualquier aspecto de la naturaleza al nivel más básico posible.

el modelo estandar

Por ejemplo, ¿por qué el cielo es azul y el oro, dorado?, ¿por qué el agua es líquida y se congela a cero grados?, ¿por qué el diamante es duro y el corcho, blando?, ¿por qué arde la madera y no las piedras?, ¿por qué brillan las estrellas?, etc.

Todas estas preguntas se contestan a partir de las propiedades e interacciones de las partículas que componen la materia. Incluso los seres vivos están hechos de sustancias químicas, y por tanto de partículas elementales, solo que organizadas en estructuras sumamente complejas. Por ello, su funcionamiento es también una consecuencia (nada trivial) de las propiedades de estas partículas.

Naturalmente, para entender por qué los seres vivos tienen la estructura concreta que tienen hay que considerar la evolución de la materia desde el comienzo de la Tierra, la formación de los primeros organismos elementales y su posterior evolución darwiniana. Hay multitud de factores accidentales (geológicos, climáticos, etc.) que hacen que esta evolución haya ocurrido en una forma concreta.

evolucion animales

Pero en todo el proceso, las fuerzas que han operado al nivel más básico son las interacciones entre las partículas elementales que constituyen tanto los seres vivos como el entorno físico en el que estos evolucionan. Al final, siempre encontramos a las partículas elementales, y por tanto al Modelo Estándar, en la explicación última (hasta donde sabemos) de todos los fenómenos conocidos.

El Modelo Estándar fue desarrollado en la segunda mitad del siglo XX a lo largo de varias décadas de avances teóricos y experimentales realizados por grandes científicos y científicas. Hacia 1980 ya había alcanzado su formulación actual. En los próximos artículos del especial «El modelo estándar y el bosón de Higgs«, encontraremos algunos de los hitos en la construcción del Modelo Estándar, entre ellos la hipótesis del bosón de Higgs.

Puede decirse que prácticamente todas las predicciones genuinas del Modelo Estándar (que son muchas y muy variadas) han sido verificadas experimentalmente, a veces con grados de precisión extraordinarios. El bosón de Higgs ocupa un lugar central en el esquema del Modelo Estándar y, de hecho, era la única predicción importante del Modelo Estándar que faltaba por verificar.

boson higgs

Por todo ello, si queremos entender adecuadamente el significado del bosón del Higgs y el alcance de su descubrimiento, es preciso adentrarse en la estructura del Modelo Estándar. Se trata de un viaje que merece la pena, ya que es como adentrarse en las motivaciones y mecanismos más profundos de la naturaleza.

En el capítulo «Masa, espín y simetría» nos hemos encontrado ya con algunos elementos esenciales del Modelo Estándar. Por ejemplo, el Modelo Estándar es una Teoría Cuántica de Campos, es decir, una teoría relativista y cuántica, lo que supone una robusta fundamentación teórica. En consecuencia, sus objetos fundamentales son los campos, y las partículas hay que entenderlas como excitaciones energéticas de esos campos.

modelo estandar particulas subatomicas

Cada especie de partícula tiene un campo asociado. Pero esto no establece por sí solo cuáles son los campos (o, equivalentemente, las partículas) básicos de la naturaleza, ni cuáles son sus interacciones. Por ejemplo, no establece que tenga que haber electrones y quarks, ni que deban existir las interacciones electromagnéticas y fuertes.

Por tanto, en el Modelo Estándar hay que hacer alguna asunción al respecto. Para el lector no familiarizado con la estructura del Modelo Estándar vamos a resumir, en los dos próximos artículos, cuáles son estos dos ingredientes esenciales del Modelo Estándar: las partículas básicas y sus interacciones.

escala particulas subatomicas

Comparte este artículo

Deja un comentario

2 × 1 =