La cosa más pequeña del universo es tan pequeña que parece ...

¿Qué es la cosa más pequeña del universo?

Esa es una pregunta complicada. Después de todo, las partículas fundamentales son lo que los físicos llaman los bloques de construcción más básicos de la materia, y son tan diminutas que ninguna tecnología actual, ni ninguna tecnología que podamos imaginar, puede precisar su tamaño.

"La pregunta es un poco difícil de responder como usted la ha planteado, ya que las partículas fundamentales no tienen tamaños medibles", dijo el Dr. Andy Parker, físico de partículas que dirige el departamento de física de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido. The Huffington Post en un correo electrónico. "Los físicos los llaman 'puntiagudos' para indicar que hasta ahora no se ha detectado ningún tamaño".

Pero si las partículas más pequeñas del universo son así de pequeñas, ¿cómo las conocen los científicos? Para encontrar la respuesta a esa pregunta, me senté con el Dr. Joe Lykken, subdirector del Fermi National Accelerator Laboratory, la enorme instalación de colisionador de partículas ubicada a 35 millas al oeste de Chicago.

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JACQUELINE HOWARD: El universo es un lugar gigantesco, pero casi todo en él está hecho de partículas muy diminutas. ¿Cuál puede ser la partícula más pequeña y fundamental del universo?

Hola a todos. Jacqueline Howard aquí. Estoy a 100 metros bajo tierra en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi en Illinois. Es donde los científicos buscan los bloques de construcción más pequeños de toda la materia, lo que puede mejorar nuestra comprensión de todo lo que vemos a nuestro alrededor, e incluso de nosotros mismos. Sí, probablemente pensaste, bueno, estamos hechos de moléculas diminutas, que están hechas de átomos, que están formadas por partículas como protones, neutrones y electrones. Ese debe ser el final, ¿verdad? Incorrecto. En las décadas de 1950 y 1960, los científicos descubrieron la existencia de partículas aún más pequeñas, nombrándolas partículas fundamentales, que incluyen quarks, neutrinos, bosones y otros. Luego, en la década de 1970, se desarrolló el Modelo Estándar de Física de Partículas para explicar cómo estas partículas fundamentales y las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (gravedad, electromagnetismo, fuerza débil y fuerza fuerte) se relacionan entre sí. Este viaje al reino subatómico continúa con los científicos que trabajan aquí en Fermilab, el Gran Colisionador de Hadrones en Suiza y otros laboratorios de investigación en todo el mundo.

DR. JOE LYKKEN: La forma en que tratamos de averiguar cuáles son las cosas más pequeñas es aplastando partículas en lo que llamamos aceleradores de partículas, colisionadores de partículas. Y los aplastamos a energías cada vez más altas tratando de romperlos en pedazos cada vez más pequeños, y para algunas de estas partículas no hemos tenido éxito en hacer eso.

JH: Ese es el físico teórico y subdirector del Fermilab, el Dr. Joe Lykken. Y sí, los físicos literalmente envían partículas en un curso de colisión como dos autos de carrera, chocando entre sí, para averiguar si están formadas por partículas aún más pequeñas. Después de todo, así es como los científicos se dieron cuenta de que los protones y los neutrones en realidad están hechos de quarks. Así es también como los científicos descubren nuevas partículas elementales que confirman la existencia de cosas que alguna vez fueron solo teoría.

JL: Hace dos años descubrimos un tipo de partícula completamente nuevo, el bosón de Higgs, que es un tipo de cosa completamente diferente a cualquier cosa que hayamos visto antes. Creo que eso nos dice que solo estamos rascando la superficie de cómo son realmente estas diminutas partículas.

JH: ¿Pero cuál es la partícula más pequeña de todas? Es complicado. Sea lo que sea, tiene que ser algo que no pueda romperse contra nada más pequeño que él mismo, sin importar cuán poderosa sea la colisión. Y los físicos saben que debe ser más pequeño que el límite de tamaño dado a todas las partículas fundamentales, que es de alrededor de 10 a menos 19 metros. Eso es un cero, seguido de 18 ceros más, seguido de 1. Es tan pequeño que algunos físicos dicen que la única forma de entenderlo es a través de lo que se llama teoría de cuerdas: la idea de que las partículas fundamentales en realidad pueden ser cadenas unidimensionales. una millonésima de mil millonésima de mil millonésima de mil millonésima de centímetro. Si un solo átomo explotara para tener el tamaño de nuestro sistema solar, una cuerda tendría el tamaño de un árbol. Eso es tan pequeño que los físicos en realidad llaman a las partículas fundamentales "puntuales" para indicar que ninguna tecnología que existe, y que ni siquiera podemos imaginar, es capaz de realizar esa medición. Pero, ¿qué sucede cuando desarrollamos dicha tecnología?

JL: Creo que nos pondrá en una situación muy similar a la que estábamos a principios del siglo XX cuando de repente empezaron a comprender qué había dentro de los átomos, y de repente se dieron cuenta de que había todo tipo de cosas, nuevas clases. de experimentos que podrías hacer y que abrirían mundos completamente nuevos que la gente ni siquiera había sospechado.

JH: Pero hasta entonces, ¿cuál es la partícula más pequeña que conocemos? ¿Podría ser un quark, o tal vez un neutrino, o incluso una cuerda? O tal vez estamos todos equivocados, y puede que sea algo que todavía tenemos que encontrar. ¿Qué otros secretos crees que pueden revelar las partículas de materia más pequeñas y elementales? Házmelo saber en los comentarios. ¡Vamos, háblame nerd!

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