Un poco más allá del modelo estándar

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El modelo estándar

El conocido como modelo estándar de partículas es una de las teoría científicas de más éxito de la historia, tal es la cantidad de cosas que explica y el número de veces que ha sido puesto a prueba. De hecho, pocas teorías físicas tienen la robustez del modelo estándar en términos estadísticos. Desde que se propusiese hace cuarenta años ha pasado todos los ensayos ampliamente.

Con todo, y como les ocurre a todos los modelos, tiene algunos problemas que no son precisamente fáciles de responder. Por ejemplo, no explica por qué hay más materia que antimateria en el universo, cuando en principio no existe ninguna razón para que una fuese más abundante que la otra.

Pero a grandes males, grandes remedios. Los científicos a los largo de la historia han especulado con distintas posibilidades que podrían solucionar un problema desde el punto de vista teórico y después han realizado experimentos y observaciones para comprobar que ello era así. Lo hizo Einstein cuando desarrolló su teoría general de la relatividad y lo hizo Pauli cuando llegó a la conclusión que tenía que existir una partícula que hoy conocemos como neutrino.

Ahora, cuatro físicos teóricos, Guillermo Ballesteros, Javier Redondo, Andreas Ringwald y Carlos Tamarit, han desarrollado un nuevo modelo, al que llaman SMASH, que extiende mínimamente el estándar con resultados espectaculares: soluciona cinco de los problemas del modelo estándar de una tacada.

SMASH. APS/Alan Stonebraker

En SMASH se añaden 6 nuevas partículas a las 17 existentes. Las nuevas partículas son tres neutrinos pesados diestros, un fermión con triplete de color, una partícula llamada ro que le da masa a los neutrinos diestros y que, junto con el bosón de Higgs, es la responsable de la inflación cósmica, y un axión, que es una partícula candidata a ser la constituyente de la materia oscura.

Con estas 6 partículas el SMASH hace 5 cosas: produce el desequilibrio observado materia-antimateria que hay en el universo; crea las misteriosas masas diminutas de los neutrinos zurdos; explica la simetría tan extraña que presenta la interacción fuerte que es la que mantiene a los quarks en los núcleos de los átomos; incluye el origen de la materia oscura; y, por si fuera poco, explica la inflación cósmica.

¿Irá a alguna parte este modelo? ¿Conseguirán sus autores el Nobel?¿Será esto el ansiado cambio de paradigma de la física? No hay que correr tanto. De momento hay cosas que SMASH no explica, como el llamado problema de jerarquía o la constante cosmológica.

Pero una cosa sí tiene muy buena el nuevo modelo: hace predicciones claras y medibles. Por ejemplo, SMASH dice que la masa de los axiones tiene que estar entre 50 y 200 microelectronvoltios. Nuevas observaciones del fondo cósmico de microondas y los resultados de los experimentos que buscan axiones pueden decir más pronto que tarde si esta nueva hipótesis es nuestro mejor modelo del universo o hay que descartarla completamente.

Referencia:

Guillermo Ballesteros, Javier Redondo, Andreas Ringwald, and Carlos Tamarit (2017) Unifying Inflation with the Axion, Dark Matter, Baryogenesis, and the Seesaw Mechanism Phys. Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.118.071802

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

3 comentarios

  • Avatar de Antonio (AKA «Un físico»)

    Todos los físicos hemos crecido con la idea de que la supersimetría iba a explicar el modelo estándar (aquellas GUTs), pero si no hay evidencias de esta supersimetría, abrá que ir buscando alternativas.
    A mí no me gusta esta idea SMASH porque parece hecha a cabezazos (smash, smash, …), es decir, que es una colección de soluciones sencillas para cinco problemas; pero no porque se haya deducido nada, sino porque sabemos que si manipulas el lagrangiano, te funciona el asunto para resolver esos problemas.
    Por otro lado, César no atina. El problema de la jerarquía, creo yo, que sí podría explicarse con SMASH: tenemos dos valores esperados de vacío tan dispares (246 GeV y 10^11 GeV) que cualquier apaño cabe (y si no cabe, se le pega un cabezazo y que quepa je, je).
    Ostras, ahora se me ocurre: incluso los autores de SMASH podrían haber pegado otro cabezazo más y resolver el problema del origen de la energía oscura (vía ese acoplo del Higgs y el singlete escalar).

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