sábado, 6 de febrero de 2010

Las teorías de gran unificación.

En 1973 David Gross

y Frank Wilczek,



de la Universidad de Princeton, y David Politzer



de la Universidad de Harvard, hicieron un sorprendente descubrimiento: la interacción entre quarks se hace más débil cuanto más se aproximan. Es decir, que cuanto más cerca está un quark de otro menor es la fuerza que los une. A escalas muy pequeñas, la fuerza nuclear fuerte (que une a los quarks, que forman los protones y los neutrones) estaría en igualdad de condiciones que la fuerza nuclear débil o la electromagnética. 
Dos años más tarde, los físicos Howard Georgi



, Steven Weinberg



y Helen Quinn,
 


de Harvard, descubrieron que a escalas muy pequeñas la fuerza débil y la electromagnética se hacen "más fuertes". A una escala que sería 1000 billones de veces menor que el tamaño de un protón, estas fuerzas serían iguales.
Sheldon Glashow 



y Howard Georgi demostraron que matemáticamente podía ser así, es decir que a escalas muy pequeñas, las fuerzas fuerte, débil y electromagnética podían adquirir la misma magnitud, siendo diferentes manifestaciones de la misma fuerza. 
Estas ideas resolvían muchos otros enigmas planteados en la física de partículas y la llamaron Teoría de Gran Unificación (T.G.U.), coloquialmente "tripa" (en inglés GUT, Gran Unified Theory).
Parecía que el sueño de Einstein, unificar las 4  fuerzas en una sola parecía estar al alcance de la mano, pero, siempre hay un pero, experimentalmente no era posible comprobarlo. Teóricamente todo era muy bonito.
En esos modelos los quarks, junto con electrones y neutrinos son la base de la materia nuclear y se combinan con otras partículas mucho más pesadas que no son observables hoy porque se desintegraron en el Universo primitivo. A las escalas de distancia de las T.G.U. los quarks podrían adoptar diferentes formas (recordemos que hay 6 tipos de quarks), y tranformarse en electrones y neutrinos.
Pero, si estas interacciones son posibles, qué hace que los protones (compuestos de quarks) no desaparezcan? Al parecer es muy sencillo: estas interacciones se producen a distancias tan pequeñas que los quarks nunca se acercan tanto como para que se produzcan (yo soy incapaz de imaginar tamañas magnitudes).
Sin embargo, en la pelotita de tenis, las distancias eran tan pequeñas que pudieron producirse, y así la T.G.U. demostró que en teoría era posible crear la asimetría materia-antimateria, al darse todas estas circunstancias en el Universo primitivo.
Lo más curioso es que ningún científico ha observado jamás un quark solitario, pues como ya hemos dicho están gobernados por la fuerza nuclear fuerte, que se hace más intensa cuanto mayor es la distancia, de forma que cuando el Universo comenzó su expansión y los quarks empezaron a separarse entre ellos, aumentaba la fuerza que los unía, por lo que se unieron formando protones y neutrones. 
Hoy en día se creee que previamente a estas uniones se produjo una transformación radical en el Universo que las hicieron posibles: alrededor de 1 billonésima de segundo tras el big bang las partículas fundamentales pasaron a tener masa.



Si la materia no tuviese masa no se hubieran podido formar ni los átomos, ni las moléculas, ni las galaxias, ni nada de nada.

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