Las partículas en el borde de la física conocida #3 (parte 2)

En el #1 de esta modesta guía de partículas en el borde de la física conocida, hablamos de Bosón de Higgs y del Gravitón (como los llaman los físicos), los dos santos griales de la física actual. En el #2 hablamos de un tema escabroso para muchos de nosotros, el espín, en aquel post tratamos de dar una breve introducción para entender el mecanismo que hace que el espín sea de vital importancia en nuestras vidas.

Simulación del detector CMS del Gran Colisionador de Hadrones, mostrando cómo se prevee que sean las trazas del Bosón de Higgs. Fuente: wikipedia

Como para ir redondeando esta serie de entradas vamos con la ultima entrega, en la cual vamos a hablar de la simetría de las partículas en el borde de la física conocida.

Una cuestión de Simetría

Vimos en el post anterior las razones por lo que el espín es importante. Como hemos dicho antes, los leptones y los quarks (colectivamente, los fermiones) todos tienen espín -1/2 y todos los bosones tienen espín -1. En palabras claras todos los fermiones tienen espín semientero, mientras que todos los bosones tienen espín entero.

Hay una teoría según la cual todas las partículas elementales deben tener una partícula correspondiente que tiene la misma masa y propiedades internas, con la única diferencia de que su espín es 1/2 menor. Por lo tanto, tomemos al bosón más famoso, el fotón. Según esta teoría el fotón, con espin -1 tiene una partícula que es idéntica salvo por el hecho de que tiene espín -1/2. Por supuesto, eso significa que esta partícula es un fermión, ya que todos los fermiones tienen espín -1/2. La contrapartida de un fermión, como el electrón, tendría espín 0 y puesto que 0 es un número entero, eso significa que esta partícula es un bosón. Y el gravitón, si es que existe, tiene una pareja supersimétrica con espín -3/2.

Zoo de partículas en la supersimetría. Fuente: wikipedia

Esta teoría se conoce como la supersimetría. Se propuso de forma independiente por un número de físicos en la década de 1960 y principios de 1970, pero el verdadero avance llegó en 1981, cuando Howard Georgi y Savas Dimopoulos propusieron lo que se llama la mínima supersimétrica del Modelo Estándar (MSSM). El MSSM poseía una innovación crucial; sugiería que estas partículas supersimétricas tenía las mismas propiedades cuánticas que las partículas que conocemos, pero no la misma masa.

De hecho, la masa de estas partículas pueden estar en la escala de teraelectronvolt (TeV), que es mil veces más pesado que cualquier partícula elemental conocida. Las partículas en la escala TeV sería tan pesada e inestable que sólo tienen un tiempo de vida de fracciones de segundos, lo que significa que sólo han existido de forma natural en el más breve de los instantes posteriores al Big Bang. Esta ruptura de la simetría de masas entre los dos tipos de partículas se explica por qué las partículas supersimétricas nunca se han observado. Son demasiado grandes y requieren demasiada energía para ser creadas por nuestros actuales aceleradores de partículas.

Las partículas supersimétricas son conocidas como partículas-s y tienen algunos de los nombres más impresionantes. Por regla general, todos los compañeros supersimétricos de los fermiones (que son bosones) toman el nombre del fermión original y se agrega una “s” al comienzo. Así que todos los leptones supersimétricos son llamados sleptons, todos los quarks supersimétricos son llamados squarks, y así sucesivamente. Los nuevos nombres varían de lo razonable (selectrones) a lo ridículo (smuon sneutrino) y hasta lo francamente impronunciable (squarks sabajo).

Los bosones, por el contrario, cambian la “on” al final de sus nombres por una “ino”. Esto significa que la pareja supersimétrica del fotón es la fotino, el gluón es el gluino, y los bosones W y Z convertido en el alcohólico y Zino. También hay una combinación teórica de los socios supersimétricos de los bosones cargados y neutros, conocido como charginos y neutralinos. Por ahora terminamos con esta miniguía de partículas por descubrir, espero que haya gustado y comprendido.

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