Cualquiera que haya estudiado ciencias básicas conoce el átomo: el componente básico de la materia tal como la conocemos. Todos nosotros, junto con nuestro planeta, el sistema solar, las estrellas y las galaxias, estamos hechos de átomos. Pero, los átomos mismos están formados por unidades mucho más pequeñas llamadas "partículas subatómicas": electrones, protones y neutrones. El estudio de estas y otras partículas subatómicas se llama "partículas fisicas" El estudio de la naturaleza y las interacciones entre estas partículas, que constituyen la materia y la radiación.
Uno de los últimos temas en la investigación de la física de partículas es la "supersimetría" que, como la cuerda teoría, utiliza modelos de cadenas unidimensionales en lugar de partículas para ayudar a explicar ciertos fenómenos que todavía no se comprenden bien. La teoría dice que al comienzo del universo, cuando se formaban las partículas rudimentarias, se creó al mismo tiempo un número igual de las llamadas "superpartículas" o "superpartners". Aunque esta idea aún no está probada, los físicos están utilizando
instrumentos como el Gran Colisionador de Hadrones para buscar estas superpartículas. Si existen, al menos duplicaría el número de partículas conocidas en el cosmos. Para entender la supersimetría, es mejor comenzar con un vistazo a las partículas que son conocido y entendido en el universo.Dividiendo las Partículas Subatómicas
Las partículas subatómicas no son las unidades más pequeñas de materia. Están formados por divisiones aún más pequeñas llamadas partículas elementales, que los físicos consideran que son excitaciones de campos cuánticos. En física, los campos son regiones donde cada área o punto se ve afectado por una fuerza, como la gravedad o el electromagnetismo. "Cuántico" se refiere a la cantidad más pequeña de cualquier entidad física involucrada en interacciones con otras entidades o afectada por fuerzas. La energía de un electrón en un átomo se cuantifica. Una partícula de luz, llamada fotón, es un cuántico único de luz. El campo de mecánica cuántica o física cuántica es el estudio de estas unidades y cómo las leyes físicas las afectan. O piense en ello como el estudio de campos muy pequeños y unidades discretas y cómo se ven afectados por las fuerzas físicas.
Partículas y Teorías
Todas las partículas conocidas, incluidas las partículas subatómicas, y sus interacciones se describen mediante una teoría llamada modelo estándar. Tiene 61 partículas elementales que se pueden combinar para formar partículas compuestas. Todavía no es una descripción completa de la naturaleza, pero ofrece suficiente para que los físicos de partículas intenten y entender algunas reglas fundamentales sobre cómo se compone la materia, particularmente en los primeros tiempos universo.
El modelo estándar describe tres de las cuatro fuerzas fundamentales en el universo: la fuerza electromagnética (que trata las interacciones entre partículas cargadas eléctricamente), la fuerza débil (que se ocupa de la interacción entre partículas subatómicas que produce la desintegración radiactiva), y la fuerza fuerte (que mantiene las partículas juntas a distancias cortas). No explica la fuerza gravitacional. Como se mencionó anteriormente, también describe las 61 partículas conocidas hasta ahora.
Partículas, fuerzas y supersimetría
El estudio de las partículas más pequeñas y las fuerzas que las afectan y las gobiernan ha llevado a los físicos a la idea de la supersimetría. Sostiene que todas las partículas en el universo se dividen en dos grupos: bosones (que se subclasifican en bosones de calibre y un bosón escalar) y fermiones (que se subclasifican como quarks y antiquarks, leptones y antileptones, y sus diversas "generaciones"). Los hadrones son compuestos de múltiples quarks. La teoría de la supersimetría plantea que hay una conexión entre todos estos tipos y subtipos de partículas. Entonces, por ejemplo, la supersimetría dice que debe existir un fermión para cada bosón o, para cada electrón, sugiere que hay un supercompañero llamado "selectrón" y viceversa. Estos supercompañeros están conectados entre sí de alguna manera.
La supersimetría es una teoría elegante, y si se demuestra que es cierta, ayudaría mucho los físicos explican completamente los componentes básicos de la materia dentro del Modelo Estándar y llevan la gravedad al doblez. Hasta ahora, sin embargo, las partículas supercompañeras no se han detectado en experimentos utilizando el Gran Colisionador de Hadrones. Eso no significa que no existan, sino que aún no se han detectado. También puede ayudar a los físicos de partículas a determinar la masa de una partícula subatómica muy básica: el bosón de Higgs (que es una manifestación de algo llamado el campo de Higgs). Esta es la partícula que le da a toda la materia su masa, por lo que es importante comprenderla a fondo.
¿Por qué es importante la supersimetría?
El concepto de supersimetría, aunque extremadamente complejo, es, en esencia, una forma de profundizar en las partículas fundamentales que componen el universo. Si bien los físicos de partículas piensan que han encontrado las unidades muy básicas de la materia en el mundo subatómico, todavía están muy lejos de comprenderlas por completo. Por lo tanto, continuará la investigación sobre la naturaleza de las partículas subatómicas y sus posibles supercompañeros.
La supersimetría también puede ayudar a los físicos a concentrarse en la naturaleza de la materia oscura. Es una forma de materia (hasta ahora) invisible que se puede detectar indirectamente por su efecto gravitacional sobre la materia regular. Bien podría resultar que las mismas partículas que se buscan en la investigación de la supersimetría podrían tener una pista sobre la naturaleza de la materia oscura.