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Actualmente nuestra mejor teoría sobre física de partículas es el llamado modelo estándar (SM).
Esta teoría ha sido verificada experimentalmente por miles de experimentos
y agrupa todo nuestro actual conocimiento sobre las interacciones entre partículas fundamentales.
El SM incorpora 3 de las 4 fuerzas fundamentales (la gravedades demasiado débil para tenerse en cuenta en física de partículas):
- El electromagnetismo descrito por el grupo U(1), la partícula
que transmite la interacción es el fotón.
- La fuerza débil descrita por el grupo SU(2), las partículas mediadoras
son el W y el Z.
- La fuerza fuerte descrita por el grupo SU(3),
las partículas mediadoras son los gluones.
Por ello el SM utiliza el grupo SU(3)XSU(2)XSU(1).
Basándose en este grupo el SM predijo la existenciay algunas propiedades
de todo un grupo de nuevas partículas: las W,Z, los gluones, el quark top,
y el quark extraño.
Todas estas partículas han sido descubiertas recientemente
(increíble el enorme poder del intelecto humano armado con las matemáticas) pero también se ha demostrado una predicción espectacular basadatambién en argumentos de simetría: a altas energías el electromagnetismo y la fuerza débil son la misma fuerza.
Los portadores de ambas fuerzas, el fotón y las partículas W y Z son idénticos a alta energía.
Pero a bajas energías (por debajo de 246 GeV) está simetría se rompe
y ambas fuerzas se hacen diferentes, además las partículas W y Z adquieren una gran masa.
El SM predice este proceso de rupturade la simetría y predice la existencia
de una nueva partícula responsable del proceso: la partícula de Higgs.
Y ahora para terminar, una pregunta obvia:
Si el electromagnetismo y la fuerza débil son la misma fuerza a altas energías,
¿No podría ser que pasase lo mismo con la fuerza fuerte?
Esta cuestión es abordada por las llamadas teorías
de gran unificación (GUTs).
Resulta que el grupo natural que explicaría la unificación de las 3 fuerzas fundamentales es el SU(5).
Este grupo predice la existencia de 2 nuevas partículas:
la X y la Y pero aparecerían a energías enormes totalmente fuera de nuestro alcance. También predice algo increíble: el protón sería inestable
y se desintegraría.
Actualmente a través de experimentos encaminados a detectar
la desintegración del protón se ha descartado la versión más sencilla
de SU(5) para explicar la gran unificación, sin embargo, los físicos siguimos explorando versiones más complejas convencidos de que la gran unificaciones posible.
¿Por qué motivo la naturaleza iba a unificar solo 2 de las 4 fuerzas?
¿Por qué no las 4?
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