Lo sentimos mucho, pero evidencia de Nueva Física no cambia nuestra visión del Universo.

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Primum cognoscere, deinde philosophari

                        Mario Bunge en “Ética y Ciencia”

Hay que tener cuidado con lo que se escribe, sobre todo si se quiere hablar de un descubrimiento. Queremos reportar la verdad y la verdad es delicada. La verdad puede ser muy emocionante, pero también puede ser aburrida, significar que no se encontró nada o que no se puede concluir nada con lo que se tiene, o puede ser tan críptica que hay que estudiar un poco para entenderla.

Un recorrido por la esfera de la difusión de los avances científicos, te puede dejar abrumado con la cantidad de falacias que contienen los artículos, bien por ignorancia o bien porque el periodista quiere dar una noticia sensacional y exagerada. El problema es que en ciencias, exagerar significa mentir. Así fue que encontré éste artículo en el Huffpost Tech, lleno de errores conceptuales e inexactitudes capaces de tergiversar la noticia por completo. Es un artículo que ya tiene algunos meses y cuando salió lo critique públicamente por las redes sociales, pero no me decidía a usar mi tiempo en escribir una nota acerca de él. Sin embargo, recientemente un amigo muy apreciado y respetado por mi lo publicó y, además, comentó  “¿ya ves? prueba que el Modelo Estándar no esta bien, es que el Bosón Higgs ha sido encontrado”. En ese momento me sonaron las alarmas, de inmediato le comenté a mi amigo que el Higgs es una predicción del Modelo Estándar, a lo que él me respondió que entonces no entendía el “fuss” del artículo. Por otro lado, muchas de las equivocaciones que se leen allí, son más bien comunes a muchos tipos de noticias científicas. Cosa que es más que preocupante, sobre todo viniendo de medios de comunicación tan populares.

El artículo está en inglés, para mi discusión en español voy a traducir y desglosar las partes que, a mi parecer, contienen los peores comentarios.

Comencemos por el título e introducción:

Evidence ForNew PhysicsMeans Universe Is Not As We Know It.”  (Evidencia de “Nueva Física” significa que el universo no es como lo conocemos)

First evidence that the Universe is not as we know it has emerged from the Large Hadron Collider (LHC), the giant atom-smashing machine built to recreate conditions at the dawn of time.” (La primera evidencia de que el Universo no es como lo conocemos ha surgido del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), la máquina gigante colisionadora de átomos construida para recrear las condiciones en los albores del tiempo.)

Este si que es un mal inicio. Lo primero que debemos aclarar en este punto es que nosotros, los seres humanos, no conocemos el universo y nunca le hemos conocido. La humanidad ha resuelto algunos enigmas de la naturaleza de manera espectacular, somos capaces de describir comportamientos, composiciones, interacciones, pero aun queda una cantidad incontable de preguntas cuya respuesta no conocemos.

Los primeros párrafos continúan:

Confirmation of the results, showing minute deviations in the behaviour of a sub-atomic particle, would indicate the existence of a ‘new physicsmodel of the universe.”  (La confirmación de los resultados, que muestran diminutas desviaciones en el comportamiento de una partícula subatómica, indicaría la existencia de un Modelo del Universo con “Nueva Física”).

“Our view and place in the universe may have to
be revised”.  (Nuestra visión y lugar en el universo deben ser corregidos)

El desarrollo científico, históricamente, ha dado lugar a modelos que han tenido que ser cambiados o mejorados porque hemos logrado más precisión en los experimentos y/o porque sólo funcionan a ciertas escalas y a otras no. Pero esta vez, no es el caso. El experimento, que el periodista científico del Huffpost Tech quiso reportar, no nos ofrece un universo o secciones del universo “diferentes”, al menos aún no. Así que no es cierto que se pueda concluir que nuestra visión y lugar en el universo necesiten una revisión. Además, el periodista incluye un dato técnico que no explica, pues es evidente él no domina esa información, por lo que hubiese sido mejor no reportarla.

Luego continua:

Until now scientists have relied on theStandard Model‘, a description of the nuts and bolts mechanics of the universe – its particles and forces – that has worked well but contains serious gaps. For instance, the Standard Model cannot explain phenomena such as dark matter, invisible material that shrouds galaxies and holds them together, or gravity.”

(Hasta ahora los científicos se han basado en el “Modelo Estándar”, una descripción de los pilares de la mecánica del universo -sus partículas y fuerzas- Que ha funcionado bien, pero contiene graves deficiencias. Por ejemplo, el Modelo Estándar no puede explicar fenómenos como la materia oscura, materia invisible que envuelve las galaxias y las mantiene juntas, o la gravedad ).

Entre el título y el punto final del este último párrafo hay una cantidad de lagunas conceptuales que se conectan y dan la falsa impresión que, lo que los físicos de partículas llaman Modelo Estándar no esta del todo bien y que debe ser reemplazado. Nada más lejos de la realidad.

Entonces, ¿que fue lo que ocurrió? ¿qué se midió? y ¿qué es la “Nueva Física”?  Veamos.

Se logró obtener un resultado coherente y significativo que está fuera de las predicciones del Modelo Estándar (de ahora en adelante, usaré las siglas en inglés “SM” -Standard Model-). Eso no quiere decir que el SM no esté bien, de hecho es uno de los modelos más exitosos que han existido en la historia de la física y todo lo que él es capaz de describir está bien entendido y establecido. El SM ha sido chequeado por más de 60 años en aceleradores de partículas alrededor del mundo y capturando rayos cósmicos (partículas que vienen del espacio exterior) y, después de decenas de miles de mediciones, el modelo sigue de acuerdo con los resultados con una precisión impresionante.

Este tipo de hallazgos, fuera de las predicciones del SM se denominan “Nueva Física” y no se han encontrado por accidente, por el contrario, se han estado buscando por muchos años. Una vez que mediciones claras y con estadística decente de Nueva Física aparecen, entonces exploramos como sería una descripción de la naturaleza que vaya “Más Allá del Modelo Estándar” o BSM (por sus siglas en inglés: Beyond Standard Model), es decir, lo que se quiere es encontrar un modelo más grande que el SM, que sea capaz de describir la Nueva Física, y que además lo contenga o que sea consistente con él. Y esa es una condición sine qua non: si un modelo de partículas subatómicas no es consistente con el SM, es desechado de inmediato. De hecho, existen desde hace décadas varios modelos BSM pero nunca hasta ahora habían podido ser contrastados con experimentos de Nueva Física. ¿Se ajustan estas nuevas mediciones a un BSM existente?, o ¿habrá que producir uno totalmente nuevo que explique los resultados? Eso lo veremos, habrá que tener paciencia, pero insisto, cualquier Modelo que este “Más Allá del Modelo Estándar, debe ser consistente con él.

Por otro lado, los físicos nunca hemos pensado que el Modelo Estándar es la teoría del todo, por el contrario, conocemos muy bien sus límites. Y eso no significa que el SM contenga lagunas (o “gaps“), simplemente significa que describe lo que describe y no describe lo que no describe. Por ejemplo, sabemos que el SM no incluye a la gravedad y eso no es una laguna, simplemente ocurre que una teoría fundamental de la gravedad (o lo que conocemos como la gravedad cuántica) que esté de acuerdo con el SM no se ha encontrado. Y en este punto quiero que lea nuevamente lo que dije en la última oración, sí, exactamente eso es lo que quiero decir: una teoría válida de la gravedad cuántica debe estar de acuerdo con Modelo Estándar, de otra forma no puede ser aceptada. Entonces, el SM tal como está formulado describe 3 fuerzas de la naturaleza: electromagnética, débil y fuerte. ¿Por qué es más importante hacer que un modelo de gravedad cuántica sea consistente con el SM y no al revés? justamente porque mientras el SM ha sido larga y exitosamente verificado, mediciones de gravedad cuántica se han hecho imposibles en la práctica hasta ahora.

Ya existen varios candidatos de teorías de unificación consistentes con gravedad y con SM, el problema es que no contamos con experimentos de la sofisticación adecuada para corroborarlas. Para poder detectar gravedad cuántica, se requiere de mediciones que estén varios ordenes de magnitud en energía por encima de lo que se ha logrado alcanzar hasta ahora en los aceleradores, o dicho de otra forma, se requiere que podamos observar fenómenos a la escala de Planck. En números: para la observación de la gravedad cuántica se requiere de energías de los  10^{19} GeV (Giga electron-Voltio o un billon de veces un electron Voltio, que es una unidad de energia 1 eV= 1\times 10^{-19}  Joules ), mientras que la energía más alta a la que hemos llegado en el acelerador más poderoso, que está en el CERN (Francés: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, o Consejo Europeo para la Investigacion Nuclear ), es  7\times 10^{3} GeV, así que aún estamos 16 ceros, es decir, 16 ordenes de magnitud por debajo (explícitamente:  10\, 000\, 000\, 000\, 000\, 000 veces por debajo)

En el mismo sentido podemos discutir qué ocurre entre el SM y la materia oscura. La materia oscura es un concepto resultado de observaciones de carácter cosmológico, o física de grandes escalas, responsable de la descripción del origen y evolución del Universo. Mientras que el SM es una descripción de interacciones de escala subatómicas, es decir composición del Universo. Evidentemente quisiéramos que, origen, evolución y composición del universo sean consistentes. Ya el SM es compatible con modelos cosmológicos, y se espera que algún BSM nos ayude a explicar la materia oscura. Más detalles técnicos sobre los avances en Nueva Física se pueden encontrar en las noticias de prensa del LHCb

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5 Replies to “Lo sentimos mucho, pero evidencia de Nueva Física no cambia nuestra visión del Universo.”

  1. Me gustaría muchísimo que miren en YOU TUBE- NUEVA FISICA-NEW MODEL ATOM

    Por favor les pido de contestar y demostrarme que estoy equivocado sobre mi propuesta teórica acerca de plantear un nuevo modelo atómico.
    Para mi el modelo de BOHR SOMMERFELD esta OBSOLETO. Uds. siguen efectuando experimentos basados en ese modelo obsoleto

    AMERICO HUARI ROMAN

  2. No sé qué quieres decir con que un modelo esta obsoleto. Un modelo nunca esta obsoleto. Funciona o no funciona y deja de funcionar cuando descubres uno que es experimentalmente más exitoso. ¿Es tu modelo experimentalmente más exitoso que el de Bohr Sommerfeld? Además, no veo las referencias a artículos arbitrados en tu canal de Youtube.

    Por otro lado si te refieres a la física descrita en este artículo, aquí no se usa mecánica cuántica. Los procesos de física de partículas subatómicas se describen con teoría cuántica de campos (segunda cuantización). Te puedo recomendar varios libros introductorios en el tema. Efectivamente necesitaras saber bien mecánica cuántica y relatividad especial y es recomendable saber física estadística y mecánica cuántica relativista.

    http://www.amazon.com/Introduction-Quantum-Theory-Frontiers-Physics/dp/0201503972

    http://www.amazon.com/Particle-Physics-Brian-Martin/dp/0470032944

  3. “Por favor les pido de contestar y demostrarme que estoy equivocado sobre mi propuesta teórica acerca de plantear un nuevo modelo atómico.”

    Así no funciona la ciencia. No son los demás quienes tienen que demostrar que uno está equivocado. Es uno quien debe demostrar que tiene razón.

  4. Hola Americo,

    En cierta manera uno puede decir que el modelo de Bohr-Sommerfeld es “obsoleto”. Obsoleto en el sentido de que ya no se usa. El modelo de Bohr-Sommerfeld es parte de lo que llamaríamos la “antigua” mecánica cuántica. Desde el nacimiento de la mecánica cuántica moderna, con la aparición de la ecuación de Schrödinger en 1926 y la aparición de la ecuación de Dirac en 1928, han surgido modelos atómicos más exitosos. Y no sólo modelos atómicos, sino modelos nucleares también!

    Estos modelos nos permiten entender moléculas formadas por muchos átomos (con muchísimo detalle!). Mira por ejemplo estos dos enlaces de wikipedia:
    http://es.wikipedia.org/wiki/Orbital_molecular
    http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula_diat%C3%B3mica

    Todos los “problemas” que mencionas son problemas que han sido resueltos con herramientas que cualquier estudiante de física estudia. La situación en realidad es mas compleja de lo que planteas, y ya existen modelos sofisticados que resuelven _otros_ problemas que han surgido en tiempos mas recientes. Este artículo se relaciona con experimentos que se hacen para estudiar las interacciones fundamentales de la materia, y el marco que se usa para entenderlos es la Teoría Cuántica de Campos (http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_cu%C3%A1ntica_de_campos).

    Creo que te hace falta estudiar mucha mas Física. En primer lugar, el modelo atómico en uso actualmente no es el de Bohr-Sommerfeld. En segundo lugar, la manera como se avanza en ciencia es presentando nuestros estudios en revistas “arbitradas.” Lo que presentas aquí no sería aprobado por ningún árbitro porque simplemente no dominas los conceptos básicos.

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