Javier Santaolalla - El bosón de Higgs no te va a hacer la cama

—Sí. La antipartícula es exactamente igual que su hermana partícula, pero con carga opuesta. Así del electrón tenemos el antielectrón; del quark up tenemos el antiquark up… Y así con todas.

—Yo ya me estoy perdiendo.

—Pues espérate, porque esto es un fiestón, pero de los buenos. Tenemos 6 quarks distintos y sus 6 antiquarks. ¡Escucha y verás! Si juntas 3 de estos 12 quarks formas una partícula de un tipo genérico llamado barión. Un protón (dos ups y un down) es un barión. Pero si juntas un quark con un antiquark formas otro tipo de partícula, los mesones, como el pión (un up y un antidown). Te puedes imaginar la cantidad de combinaciones diferentes que se pueden hacer con todas esas partículas, juntando ups, downs, charms, stranges, antiups, antistranges… ¡Cientos de partículas diferentes aparecen al mezclar así! Es una locura. ¿Qué pensaría Demócrito de todo esto? ¿Hay alguien que ponga orden a este lío?

—Parece difícil de resolver. Especialmente para un plomero.

—Sí. Y volvemos siempre a la misma pregunta: “¿Quién ha pedido esto?”. Porque realmente con los quarks up y down y el electrón tenemos suficiente para formar cualquier cosa: madera, corcho, hierro, agua, un limón, una silla de ruedas… Cualquier cosa, incluso las estrellas más lejanas, sabemos que están hechas exactamente de esto. Entonces, ¿para qué queremos el resto de las partículas? Es una pregunta muy interesante y la respuesta es: para nada. El resto de las partículas no forman parte de la materia que conocemos. No son importantes para entender los fenómenos naturales como la lluvia, la electricidad, el magnetismo terrestre, las corrientes de aire, las mareas. Pero si no sirven para nada, ¿qué hacen ahí?

—¿Molestar?

—Pues esto es algo que no sabemos. Estas partículas son importantes porque existen. No sabemos por qué existen ni cuál es su papel, pero la naturaleza las ha puesto ahí y nosotros no tenemos nada que decir al respecto. La naturaleza es quien manda en este juego, es como el Súper de Big Brother o el dungeon máster en los juegos de rol. No tiene sentido pedirle cuentas. Las cosas son así y ya está. Ha decidido crear un mundo con muchas partículas y nosotros no somos aún lo suficientemente listos para entender de qué va todo esto. En cualquier caso, la pregunta es razonable: si estas partículas existen, ¿dónde demonios están?

—Yo no las he visto nunca, pero claro, yo vivo en un videojuego de 16 bits.

—Pues deja que lo explique dando un pequeño rodeo. Seguramente estudiaste en la secundaria o en la preparatoria y seguro que en un examen tuviste una pregunta tipo “¿por qué...?” que no sabías responder.

—Bueno, Stephen, yo soy plomero… Pero sí fui al colegio.

—Mejor. Pues, por si te vuelve a ocurrir, aquí va una pequeña ayuda, muchacho. Respuesta universal: “Porque minimiza la energía”. Una pelota que cae de un tejado, un átomo que se fisiona en dos más pequeños, una masa de aire que asciende a capas superiores de la atmósfera... Son ejemplos de cómo diferentes tipos de fenómenos físicos buscan un estado de energía inferior para lograr una mayor estabilidad. Con las partículas ocurre lo mismo. Un muón se puede considerar un electrón gordo. Interacciona igual que el electrón, y casi todas sus propiedades son idénticas (ya vimos que era su digievolución). La masa no lo es, pues pesa unas doscientas veces más que su primo hermano el electrón. Ahora bien, la ecuación famosísima de Einstein, E = mc 2, nos dice que la masa es un tipo de energía. “E” en esta ecuación es “energía”, “m” es “masa” y la “c” es una constante, la velocidad de la luz en el vacío. Nos dice esta ecuación que energía y masa son equivalentes. Sabido esto, resulta que el estado de alta masa que es el muón es también un estado de alta energía, y será por tanto inestable. Es como una pelota que está en el tejado (muón): sólo necesita un empujoncito para convertirse en una pelota en el suelo (electrón). Este fenómeno se denomina desintegración y es un proceso físico bien conocido. El muón tiene un tiempo de vida de 2.2 microsegundos (el tiempo que tarda por término medio en desintegrarse) y ese empujoncito que necesita para desintegrarse al muón se lo da la fuerza electrodébil. En su desintegración surgen, además de un electrón corriente, dos neutrinos.

—Yo ya me estoy desintegrando.

—Tranquilo, que queda lo más fácil. Esas partículas existen porque el universo lo permite, la naturaleza les ha guardado un papel. Pero su existencia es efímera porque son inestables. En cuanto se crean… rápidamente se destruyen en otras partículas con menos masa. ¿Y cuándo fue que se crearon? Fue en el inicio del universo, en el Big Bang. La energía era tan alta que aparecieron todo tipo de partículas en la mayor fiesta de la historia de las partículas. Era un carnaval, un despiporre, un descontrol… Partículas por aquí y por allá… Todas las partículas posibles estaban en esa fiesta. Pero como todo en la vida, tuvo un final. Las partículas inestables fueron desintegrándose en otras con menos masa y según el universo se expandía, iban desapareciendo para siempre, quedando únicamente las más ligeras: protones, neutrones y electrones. Por eso no las vemos: no forman parte de la materia, no están. Se fueron, PARA SIEMPRE. Pero el universo las recuerda y la naturaleza les ha guardado un hueco. De hecho, sin ellas nunca entenderíamos bien cómo funciona. ¡Qué irónico! La clave de todo parece estar justo en las partículas que no tenemos a nuestra disposición. Pero al igual que Newlands y Mendeleiev abrieron la puerta a un nuevo mundo al clasificar los átomos en una tabla, la nueva clasificación de las partículas, la “tabla periódica” de las partículas subatómicas, puede abrir las puertas a una nueva era en física.

Muchas veces el pensamiento es cíclico. Aunque avancemos, llegamos en multitud de ocasiones a puntos en donde ya hemos estado. Y eso es genial, porque podemos aprender de los errores del pasado. En ciencia esto también ocurre con mucha frecuencia. Si no, mira la gráfica. En el eje horizontal están los años transcurridos desde la Grecia clásica hasta hoy. En la vertical tenemos lo que en cada momento histórico se pensaba que eran los componentes últimos de la materia. Pasamos del aire, tierra, agua y fuego de Empédocles a los elementos químicos de la tabla periódica, luego a los electrones, protones y resto de partículas subatómicas, y llegamos al final a lo que tenemos hoy en día: quarks y leptones. Se observa un comportamiento cíclico: subimos poco a poco hasta que un día un gran descubrimiento rompe la dinámica, reduciendo drásticamente el número de elementos. Parece que cada vez que el número de “elementos” aumenta sin control, algo nos está avisando de que una revolución en la comprensión está a punto de llegar.

Cada vez que veo esta gráfica me paso un buen rato absorto, perdido. Nuestra comprensión del universo es cada vez mayor, pero por cada pregunta que respondemos surgen otras tantas más. Parece que no hay límite. Entendemos muy bien la mayor parte de los fenómenos que ocurren en la naturaleza, pero aun así parece evidente que estamos lejos de entenderlo todo. Hay algo que está esperando a ser descubierto, y ese algo tiene que ser fascinante. Está ahí, enfrente de nuestros ojos, al doblar la esquina. Cualquier chico que hoy estudia física puede ser el que lo descubra, porque estamos en una situación muy similar a la de Thomson cuando encontró el electrón o Rutherford cuando rompió el átomo. Cualquiera que lea este libro podría ser el protagonista, la persona que cambie la física para siempre. Porque algo está claro para nosotros, los físicos, y es que la naturaleza no puede ser tan complicada. Para los griegos bastaban cuatro elementos, dos fuerzas y unas pocas formas de algo diminuto que llamaban átomo. En la sencillez está la belleza y el universo no puede ser de otra forma que no sea tremendamente bella. Seguro que si Demócrito me oyera decir esto, sonreiría.