Un científico contribuye a la comprensión de los quarks, las partículas que componen los protones
UN/DICYT Hasta mediados del siglo pasado se pensaba que los protones eran las partículas mínimas en el universo, sin embargo, a medida que los colisionadores se hicieron más sofisticados, los científicos descubrieron que éstos no son sólidos e indivisibles sino que están compuestos por granos de menor tamaño, a los que el científico estadounidense Murray Gell–Mann llamó “quarks” en 1963. En este sentido, una hipótesis de un científico de la Universidad Nacional (UN) de Colombia sobre quarks ha captado la atención de la revista Physical Review D.
Hasta ahora se han identificado seis tipos de quarks que han recibido los nombres “Up”, “Down”, “Charm”, “Strange”, “Bottom” y “Top”, que son la base de la materia y al mismo tiempo del misterio del cosmos, de la sopa caliente que se supone era el universo hace 16.000 millones de años. Pero aún quedan interrogantes por resolver: ¿Existen partículas más pequeñas? ¿Existen fuerzas desconocidas que gobernaron la evolución del cosmos?
La forma como la comunidad científica trata de responder las anteriores preguntas es correlacionando información que proviene del satélite Hubble con datos experimentales que se esperan obtener en el Gran Colisionador de Hadrones (GCH). Por ello es tan importante comprender cómo se comportan los quarks, indagar si existen otros diferentes a los ya conocidos y, principalmente, plantear hipótesis sobre ellos, como lo hace frecuentemente el físico británico John Ellis, investigador del GCH, quien en su visita el año pasado a Colombia destacó la importancia de los aportes de físicos teóricos de todo el mundo al avance de la ciencia y específicamente de las colisiones de protones, para que una vez el aparato diseñado para tal fin alcance el nivel energético esperado, las teorías postuladas se complementen y den más luces sobre el firmamento.
“Solo entendiendo los modelos matemáticos relacionados con las fuerzas del universo (gravitacional, débil, fuerte y electromagnética) podemos explicar por qué los quarks son partículas tan inestables que se transforman unas en otras”, dice Roberto Martínez, físico de Universidad Nacional que propone modelos matemáticos para explicar –a través de más de quince ecuaciones– por qué existe un número específico de quarks, en este caso seis.
El modelo propuesto por el profesor Martínez tiene una relación estrecha con la “fuerza débil” del universo, la cual explica por qué hay átomos, como el radio, que se transforman produciendo radiación. Esta fuerza se representa con la ecuación matemática SU(2). Con base en lo anterior, Martínez utilizó un grupo matemático más complejo basado en teoría de grupos llamado SU(3), el cual, a diferencia del anterior, sí genera una posible explicación de por qué son seis los tipos de quarks.
Esta explicación, que ya cuenta con más de 700 citas internacionales, resultó atractiva para los pares académicos de la prestigiosa revista Physcial Review D (publicación especializada en estudios de partículas, gravitación y cosmología) en el 2002 y más recientemente en febrero del 2010, con el nombre de “Cambios de sabor de quarks en el modelo SU(3)”, debido a que ofrece una fórmula matemática que podría resumirse de la siguiente forma: tomar la carga eléctrica de los quarks, elevarlos a una determinada potencia y sumarlos para obtener un resultado final que debe ser igual a cero.
Solo con seis quarks en esta teoría se podría obtener ese resultado. Según Martínez, estos modelos pueden ser utilizados para hacer nuevas predicciones que pueden ser aceptadas o no en los resultados experimentales del GCH o para estudiar aspectos cosmológicos como los predichos por el satélite