El modelo estándar (SM) nació en 1973 con dos generaciones de fermiones (SM2), la segunda aún incompleta (el quark charm se descubrió en 1974). La tercera generación de partículas (SM3) fue física más allá del modelo estándar, en su momento (el quark botttom y el leptón tau se descubrieron en 1977, el quark top en 1995 y el neutrino tau en 2000), pero hoy en día se asume que el modelo estándar tiene tres generaciones.
¿Seránueva física más allá del modelo estándar el descubrimiento de una cuarta generación de fermiones? En mi opinión, el modelo SM4 será llamado así durante pocos años y acabará volviendo a ser llamado SM, a secas.
Cuando nació el modelo estándar se pensaba que los neutrinos no tenían masa. En 1998 se descubrió física más allá del modelo estándar, la oscilación de sabor de los neutrinos (hoy en día confirmada fuera de toda duda).
Para muchos físicos la masa de los neutrinos ya no es física más allá del modelo estándar, sino una parte íntegra del SM3, aunque no sabemos cuál es la forma correcta de incorporar la masa de los neutrinos (pues no sabemos si son partículas de Dirac, Majorana o una mezcla, y si su jerarquía de masas es normal o invertida; si todo va bien en un par de años lo sabremos). Si al final resulta que los neutrinos son partículas de Dirac y que su jerarquía de masas es normal, en mi opinión, seguiremos hablando de modelo estándar SM3, sin más coletillas.
El modelo estándar es una teoría no lineal (toda teoría de campos gauge no abeliana es no lineal) y predice fenómenos no lineales que aún no han sido observados (porque son raros y débiles ya que están exponencialmente suprimidos). Estas predicciones del modelo estándar dan lugar a configuraciones topológicas no triviales de los campos, siendo las más conocidas los monopolos magnéticos y los instantones; aún no han sido observados, pero no se conoce ninguna ley física que prohíba su existencia. Estos fenómenos no perturbativos no pueden representarse con diagramas de Feynman e implican violaciones de los números bariónico y leptónico. Los muy optimistas creen que podrían mostrarse en las colisiones a 14 TeV c.m. en el LHC, aunque quizás haya que esperar a un futuro HL-LHC.
Hoy en día se incluyen estos fenómenos en las búsquedas de física exótica y más allá del modelo estándar, pero lo cierto es que si acaban siendo descubiertos engrosaran el gran número de predicciones confirmadas del modelo estándar.
Todavía no entendemos bien el confinamiento de los quarks predicho por la cromodinámica cuántica (QCD) y no conocemos ninguna razón que impida que existan los hadrones exóticos. Todos los hadrones conocidos están formados por tres quarks de diferente color (bariones) o por un pareja quark-antiquark (mesones).
Los hadrones exóticos son estados confinados de cuatro, cinco o más quarks.
Se han observado algunas resonancias que podrían ser hadrones exóticos, aunque también podrían ser “moléculas” de hadrones, estados ligados de mesones con mesones, o de mesones con bariones. También pueden existir las glubolas, estados confinados de gluones (con pares quark-antiquark virtuales), sin quarks de valencia, y otros estados exóticos.
Estos fenómenos de física exótica son considerados física más allá del modelo estándar por algunos físicos, pero muchos otros creemos que sólo reflejan nuestra ignorancia de todas las predicciones de la QCD.
En resumen, la búsqueda desesperada de nueva física más allá del modelo estándar incita a mucha gente a hablar de “pesadilla” cuando no se encuentra, pero en mi opinión no debemos matar la gallina de los huevos de oro antes de tiempo; hay mucha física dentro del modelo estándar que aún no ha sido descubierta, e incluso mucha física descubierta que aún no ha sido explorada con todo detalle.
Los próximos años serán apasionantes porque nos desvelarán muchos fenómenos predichos por el modelo estándar; cuando sean descubiertos mucha gente hablará de física más allá del modelo estándar, pero llegará un momento en que serán aceptados como parte íntegra del modelo estándar, porque lo son. Tiempo al tiempo.
