FÍSICA MÁS ALLÁ DEL MODELO ESTÁNDAR

Hoy vamos a hablar de algunas teorías y conceptos alejados del modelo estándar de partículas.
Recordemos que el modelo estándar de partículas es uno de los modelos más exitosos del momento para entender las partículas elementales que forman la materia y sus interacciones.
Si quieres saber más sobre este modelo, a continuación te dejo un enlace a otra entrada que realicé anteriormente:MODELO ESTÁNDAR DE FÍSICA DE PARTÍCULAS
Antes de empezar y si no quieres echarle un vistazo, resumiré a continuación el modelo.

Su éxito se debe al descubrimiento teórico antes del experimental y la repercusión que tuvo en el mundo cuántico.
En él, encontramos los dos grupos básicos, los bosones, encargados de las interacciones de las partículas y en consecuencia de las fuerzas, y los fermiones, encargados de la formación de la materia.
Estas serían principalmente sus características.
Luego encontramos el bosón de Higgs, dentro de los bosones, que permite que algunas partículas tengan masa y sobre el que hablaremos más adelante.
Y encontramos, por supuesto, todas sus antipartículas.
Todos estos elementos son lo que forman el exitoso modelo estándar, predicho como hemos comentado, antes que confirmado.

Pero claro, no todo son luces en este modelo, existen unos problemas, que diremos a continuación, que nos obligan a ir más allá del modelo estándar.

El problema radica en que las partículas, aun estando solas no se encuentran quietas, es decir, una partícula como el Higgs podría desintegrarse en un par muón-antimuón que luego se volviese a unir en un Higgs, o podría incluso desintegrarse en un par de quarks, o incluso en un electrón-positrón, que uno de ellos emitiese un fotón, que diesen lugar a otro par de electrones, que luego se volviese a unir para formar un Higgs.
Y claro, como jugamos bajo las reglas de la mecánica cuántica, todo lo que pueda pasar, puede suceder a la vez.

Esta marabunta de partículas superpuestas tiene un efecto letal en el Higgs ya que el valor del campo de Higgs crecería de forma gigantesca lo que aumentaría enormemente la masa del resto de partículas (Quiero recordar que más adelante veremos el bosón de Higgs y sus repercusiones pero para que quede claro ahora mismo, el Higgs sería el que otorgaría las masas y las distinciones a las partículas, es decir, el que les daría un poco de "vida")
Resulta que el modelo estándar no es suficiente para explicar la física más allá de una cierta frontera de energía, lo que haría que todas las partículas tuviesen masas parecidas a esa energía, lo natural es q esa frontera sea la escala de Planck, la energía en la que la gravedad se vuelve tan intensa como el resto de interacciones, pero claro, esa energía tan elevada alimentaria tanto las masas de las partículas que todas ellas colapsarían formando agujeros negros.

De hecho cualquier frontera demasiado alta tiene consecuencias desastrosas, este es el problema de la naturalidad, un problema que, para resolverlo, es necesario suponer que el modelo estándar es valido hasta una determinada energía, pero más baja que la anteriormente propuesta.
Es decir, que el modelo estándar se rompa en una frontera de energía más baja.
En resumen, la marabunta de partículas hace que el valor del Higgs aumente, aumentando la energía de las partículas, como el modelo estándar tiene una frontera de energía muy alta, haría que las masas de las particulas fuesen todas iguales e iguales a esta energía, la solución radica en bajar la frontera del modelo estándar y buscar soluciones más allá de este modelo en energías más altas.

Así que vamos a ver nuevas soluciones más allá de este modelo:

SUPERSIMETRÍA:Es un concepto al que dedicaremos una entrada propia más adelante.
La supersimetría mas que un modelo es una propiedad de los modelos.
En el mundo las teorías tienen dos tipos de partículas, fermiones y bosones, pues imaginemos entonces que una teoría se transmuta y transforma los bosones en fermiones y los fermiones en bosones.
Se dice entonces que un modelo es supersimétrico cuando al haber realizado esas transmutaciones, las interacciones entre las partículas son iguales.

Bien, ocurre que nuestro modelo estándar de partículas, a priori no es supersimétrico, lo que significa que nuestro mundo no es supersimétrico, pero claro, he dicho a priori porque puede ocurrir que existan partículas que actualmente desconocemos.
Existen muchas maneras de hacer supersimétrico el modelo estándar, pero la más sencilla la denominamos: modelo estándar supersimétrico mínimo.
Este modelo de realizarse, pasaría por, primero añadir un Higgs más y después por duplicar todas las partículas cambiándolas el tipo, a las que denominaríamos supercompañeras.

Mezclas de estas nuevas partículas forman el neutralino, un candidato a la materia oscura.
¿Qué ocurriría con estas nuevas supercompañeras en el Higgs que hemos visto al inicio de la entrada?
Ocurriría que también se sumarían a la marabunta, de hecho cancelaría la anterior marabunta solucionando nuestros problemas.
Pero claro, para que esto pase esas nuevas partículas deben tener la misma masa que las ya descubiertas y por supuesto no sabemos que masa tienen porque no han sido descubiertas todavía, pero si que suponemos que tendrán más masa, eso implica que la cancelación de la marabunta que hemos dicho antes no es tan perfecta, dejándonos con una marabunta, no tan grande como la anterior, pero bastante grande, la cuestión es si este "bastante grande" es razonable.

ACOPLAMIENTO FUERTE: Bien, ya sabemos que las partículas elementales constituyen la materia.
La idea del acoplamiento fuerte radica en que se piensa que algunas partículas elementales están formadas por partículas aún más elementales y regidas por una nueva interacción mucho más intensa que las conocidas.
Uno de los puntos en los que se basa esta teoría es que, el Higgs podría estar formado por partículas más elementales, lo que nos haría calcular mal la marabunta del Higgs pues no estaríamos introduciendo las peculiaridades de estas nuevas partículas.

DIMENSIONES EXTRA:Hemos probado a cambiar el número de partículas, su integridad, sus interacciones...pero, ¿y si cambiamos el espacio en el que se mueven?, ¿y si hubiera direcciones que no viésemos pero las partículas sí?
Quizá las dimensiones sean muy pequeñas y se encuentren compactificadas, como pudimos ver en mi entrada sobre la teoría de cuerdas que dejo a continuación, TEORÍA DE CUERDAS, o quizá las dimensiones sean mucho más grandes y nuestro universo no es más que una rodaja en un espacio más amplio.
Quizá ahí las interacciones cambien por completo, quizá la gravedad, la gran olvidada y problemática del modelo estándar, sea más sensible a estas dimensiones y por eso no la detectamos a niveles cuánticos.
Solo lo podríamos detectar aplicando energía a las partículas en experimentos como los realizados en el LHC, pudiendo así saber si, al pasar con una determinada energía a otras dimensiones se rompe el modelo estándar o por el contrario si la energía al no tener que ser tan alta, resolverse por sí mismo el problema de la naturalidad.
Solo el tiempo nos dirá si existen más dimensiones.


Espero que esta entrada te haya servido y te haya parecido interesante.
Más adelante abordaremos muchos temas concretos que aquí se nombran.
Si tienes alguna duda, déjala en los comentarios.
Gracias.